激光冲击强化技术原理及其应用研究
激光冲击强化的应用及问题
激光冲击强化的应用及问题作者：罗成来源：《科学与财富》2018年第18期摘要：激光冲击强化技术（LSP）是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、抗腐蚀以及耐磨性能的新型技术。
本文在阅读了一定的相关文献后，对激光冲击强化的原理进行了简单描述，对激光冲击强化在高周疲劳和精密成型两个方面的应用进行了稍微提及。
同时，对激光冲击强化目前存在的问题笔者就自己的看法进行了提出。
关键词：LSP；高周疲劳；精密成型接触疲劳是两构件互相接触在力的作用下产生小片或小块状金属剥落而引起的表面失效。
随着科技的进步，激光冲击强化是近些年来越来越普遍的一种表面处理技术。
目前此种技术在各个国家都有应用，比如在美国，广泛应用于航空发动机关键结构件的表面强化。
一方面，它能提高金属的各方面性能，另一方面，它又能使得工序简单，影响小。
因此，它具有广阔的应用前景以及能产生巨大的经济效益。
激光冲击强化原理激光冲击强化原理图如下图所示，由高功率的脉冲激光通过约束层作用于目标材料的约束层上从而产生等离子体使得金属表面产生生塑性变形，获得表面残余压应力，从而提高材料的疲劳寿命强度。
目前，激光冲击强化技术的发展取得了巨大的成就，随着在某些领域零件的要求越来越苛刻，此项技术的应用领域也在与之同时的迅猛扩张，笔者主要介绍在高周疲劳与精密成形这两个领域的近期发展情况。
1.高周疲劳20世纪80年代，据美国调查，有95%以上的事故造成的原因都是由于疲劳断裂而引起的。
在20世纪初，美国首次在发动机叶片上应用成功并且专门设置了激光强化技术的生产线。
与国外相比，我国在激光强化方面起步较晚，但是一直以来，我国都没有停止过对激光冲击强化技术方面的研究，直到近些年来，我国才取得巨大的进展。
2008年在西安研究而成的连续脉冲激光冲击强化设备标志着我国拥有了使用激光冲击强化技术的能力。
2.精密成型既然激光冲击强化技术能够有效的改善提高金属的疲劳性能，自然而然的在精密成形方面会有巨大的应用前景。
激光冲击强化技术对金属材料抗应力腐蚀的影响及应用
关键词：激光冲击强化；冲击波；残余压应力；应力腐蚀
中图分类号：TG4
文献标识码：A
DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.21.049
1 引言 应力腐蚀开裂（SCC）是引起金属材料失效的主要原因
之一[1]，它是金属结构材料服役过程中在应力和腐蚀介质的 协同作用下，表面局部位置产生微裂纹并发展，直至发生断 裂。应力腐蚀开裂现象如图 1 所示。
图 1 应力腐蚀开裂现象
SCC 破坏性很大，断裂前往往没有明显变形，很难对其 加以预测，常常造成灾难性事故。经过大量的研究表明，SCC 微裂纹往往起源于工件表面[2]。
因此，改善金属材料的表面质量，强化其表面性能，增 强工件的性能和寿命成为国内外学者研究的重点。
激光表面强化技术具有自动化程度高、实用性强、与工 件表面无接触、工件热变形小等加工优势，因此，被广泛用 于工业制造领域，并得到了广泛的应用，产生了巨大的经济 效益和社会效益。其中，激光冲击强化技术被普遍用来提高 金属材料表面抗应力腐蚀的能力。激光冲击强化技术是利用 短脉冲高能密度激光束照射到金属材料表面上，迫使材料表 面产生大量的等离子体，等离子体膨胀对金属表面产生强烈 的冲击，使金属材料表面达到强化[3]。激光冲击强化技术具 有强化层深度深、无热影响区等特点，且不会破坏金属材料 表面完整性。 2 激光冲击强化提高材料抗应力腐蚀的机理
2019 年 第 21 期 文章编号：2095－6835（2019）21－0117－02
Science and Technology & Innovation┃科技与创新
激光冲击强化技术对金属材料抗应力腐蚀的影响及应用
程 格 1，栗子林 2
（1.阳江职业技术学院，广东 阳江 529500；2.阳江市五金刀剪产业技术研究院，广东 阳江 529533）
激光等离子体冲击强化研究进展
化 技术 。激光冲击强化技术最初开 发于 ２ 世纪 ７ ｏ ｏ年代 材料表面物理及机械性能的技术 。在激 光冲击 波产生 后
初的美国贝尔实 验室 ， 国著 名物 理学 家钱 临 照教授 早 迅速膨胀的等离子 体被 限制 在金属 表面 和约束 层之 间 ， 我
塑 壅 竺 墨 ■ 垫 苎塑
蒸 最 形 同时在工件表面 产生 残余 应力 ， 防止 板料 发生 翘 曲等宏 量 ， 汽 温 度 继 续 升 高 ， 后 将 导 致 蒸 汽 分 子 电离 ，
成一种高温高压的 等离子体 。该 等离子 体吸收后续 激光 同和激光功率 密度的 不同 ， 光冲击 波 的压 力峰值 范围 激
从 尽管冲击后冲击 区表 面的粗 糙度 降 低 ， 但这 只 是附 带结 能 量 对 外 膨 胀 爆 炸 ， 而 形 成 冲 击 波 。根 据 激 光 形 式 不
开 发与研究
摘 要 ： 文 综 述 了 本 激 光 冲 击 强 化 技 术 的 机 理 和 模 型 ， 析 了 激 光 分 在 ６ Ｏ年 代 也 提 出 Байду номын сангаас 这 方 面 的 思 想 。 １ ７ ９２
年 ， 国 巴特 尔 学 院 美
湖 北 工 业 大 学 付 宏 涛
（Ｂ ｔｅｌ Ｍ ｅ ｒａ ａｔｌ ｅ ｍｏ ｉｌ Ｉ ｓｉ ｔ ｎ ｔ ｕｅ）的 Ｆ ｉ ｎ ｔ ａｒ ｄ ａ
ｏｃ Ｍａ ｕａｔ ｉ ｅｈ ｏｏ ｒｇａ ）取 ｕｎ ｇ 在 １ ￣２ ｎ 内将 光能转 变成冲击 波机 械能 ， ０ ０ｓ 实现 了能量 Ｆ ｒｅ ｎ ｆｃ ｒ ｇＴ ｃｎ ｌ ｙＰ ｏ ｒｍｓ ， 得 了 许 多 解 的高效利用 。并且 由于 激光 器的 重复频 率 只需几 Ｈｚ 以 重要进展 ， 决了提 高激光 冲击 强化生 产效 率和可 移动
激光冲击强化 标准
激光冲击强化标准
激光冲击强化是一种先进的表面处理技术，可以通过激光束对
材料表面进行高能量密度的冲击，从而显著提高材料的表面硬度、
耐磨性和抗疲劳性能。
这项技术在工业制造领域有着广泛的应用，
特别是在航空航天、汽车制造、电子设备和医疗器械等领域。
从技术标准的角度来看，激光冲击强化的标准主要包括对激光
设备、工艺参数、材料要求、强化效果评定等方面的规范。
例如，
针对激光设备，标准可能包括设备的功率范围、波长要求、脉冲频
率等技术指标；对于工艺参数，标准可能规定激光冲击的能量密度、冲击深度、冲击速度等参数的要求；对于材料要求，标准可能包括
被强化材料的种类、形状、表面质量等方面的要求；强化效果评定
方面的标准可能涉及表面硬度测试、显微组织观察、疲劳性能测试
等内容。
此外，激光冲击强化的标准还可能涉及安全规范、质量控制要求、环境保护等方面的内容。
这些标准的制定和遵循有助于确保激
光冲击强化工艺的稳定性、可靠性和安全性，推动行业的健康发展。
总的来说，激光冲击强化的标准化工作对于推动技术进步、规
范产业发展、提高产品质量具有重要意义。
通过遵循相关标准，可
以更好地保障激光冲击强化工艺的应用效果，促进相关行业的发展。
一种飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法和装置 专利奖
一种飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法和装置专利奖摘要：一、引言二、飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法1.方法概述2.强化原理3.技术优势三、飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化装置1.装置构成2.工作原理3.技术创新四、应用前景五、结论正文：一、引言随着航空工业的发展，提高飞机发动机的性能和可靠性成为关键问题。
飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法和装置，为解决这一问题提供了新的技术途径。
二、飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法1.方法概述飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法，采用高能激光束对叶片榫槽底部平面进行瞬间冲击，从而提高叶片的疲劳强度和抗磨损性能。
2.强化原理激光冲击强化过程中，激光束在材料表面产生高压、高温等极端条件，使材料产生快速熔化、汽化、蒸发等现象，并在表面形成高压激波。
这些现象导致材料表面产生快速冷却和相变，从而形成高硬度、高韧性的表面层。
3.技术优势与传统方法相比，该方法具有无接触、无损伤、无污染等优点，且强化效果显著，可有效延长叶片的使用寿命。
三、飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化装置1.装置构成飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化装置主要包括激光器、光学系统、控制系统等部分。
2.工作原理激光器产生高能激光束，经光学系统聚焦后，控制系统控制激光束对叶片榫槽底部平面进行瞬间冲击。
3.技术创新该装置采用了独特的激光光学系统和控制系统设计，确保了激光束的精确聚焦和稳定输出，提高了强化效果和安全性。
四、应用前景飞机叶片榫槽底部平面激光冲击强化方法和装置在航空、航天、能源等领域具有广泛的应用前景，有望推动我国航空发动机技术的进步。
激光表面强化技术及其应用
激光表面强化技术及其应用随着科技的不断发展，激光技术已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
激光表面强化技术是近年来发展起来的一种新型表面处理技术，它可以使材料表面的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能得到显著提高，从而提高材料的使用寿命和可靠性。
本文将从激光表面强化技术的原理、方法和应用方面进行探讨。
一、激光表面强化技术的原理激光表面强化技术是利用激光束高能量密度的特点，将激光束聚焦到材料表面，使其表面受到高温和高压的作用，从而改变其组织结构和化学性质，提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。
具体来说，激光束在材料表面产生高温和高压，使表面材料发生相变、熔化、蒸发等过程，同时还会激发材料中的原子、分子等产生化学反应，形成新的化合物或化学键，从而改变表面材料的化学性质。
这些变化使得材料表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能得到显著提高。
二、激光表面强化技术的方法激光表面强化技术的方法主要分为以下几种：1. 激光淬火：利用激光束高能量密度的特点，将其聚焦到材料表面，使其表面迅速升温，然后快速冷却，从而使表面形成高硬度的淬火层。
这种方法适用于钢、铁等金属材料。
2. 激光熔覆：将激光束聚焦到材料表面，使其表面熔化，然后喷射一定量的粉末或线材，形成一层新的涂层。
这种方法适用于各种金属材料和陶瓷材料。
3. 激光表面改性：利用激光束高能量密度的特点，将其聚焦到材料表面，使其表面发生物理和化学变化，从而改变其表面性质。
这种方法适用于各种材料。
三、激光表面强化技术的应用激光表面强化技术具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面： 1. 汽车制造：激光表面强化技术可以提高汽车零部件的硬度和耐磨性，从而增加汽车的使用寿命和可靠性。
2. 航空航天制造：激光表面强化技术可以提高飞机发动机叶片、涡轮等零部件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高飞机的性能和可靠性。
3. 电子制造：激光表面强化技术可以提高电子器件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高电子器件的使用寿命和可靠性。
激光冲击强化技术的理论模型及参数优化研究
Ｖｏ １ ． ４７ Ｎ Ｏ． １ ຫໍສະໝຸດ ２ ０ １ ３年 １ 月
Ｊ ａ ｎ ．２ Ｏ １ ３
激 光 冲 击 强化 技 术 的理 论 模 型 及 参 数优 化 研 究
何 卫锋 ，程礼 。 邹超 荣 ，吴 九汇 ，
（ １ ．西 安 交 通 大 学 机 械 工 程 学 院 ，７ １ ０ ０ ４ ９ ， 西 安 ； ２ ．空 军 工 程 大 学 工 程 学 院 ，７ １ ０ ０ ３ ８ ，西 安 ）
利用软件得到了约束层的相对介电常数约束层厚度等离子体厚度以及吸收涂层相对介电常数吸收涂层厚度等关键参数对透射系数的影响曲线并根据厚度对透射系数的影响曲线来确定约束层等离子体层和吸收涂层的厚度
第 ４ ７卷
第 １期
西 安 交 通 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ ’ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｔｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ Ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｌａ ｓ ｅ ｒ Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｐｒ ｃｅ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ
Ｚ ＯＵ Ｃｈ ａ ｏ ｒ ｏ ｎ ｇ 。 Ｗ Ｕ Ｊ ｉ ｕ ｈ ｕ ｉ ， ＨＥ Ｗｅ ｉ ｆ ｅ ｎ ｇ 。 ， ＣＨ ＥＮＧ Ｌｉ
ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ
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激光冲击强化对金属材料疲劳寿命的影响及应用
激光冲击强化对金属材料疲劳寿命的影响及应用本文从激光冲击强化材料表面致使金属材料表面形成残余应力、改变金属材料的微观组织结构机理两个角度阐释了激光冲击强化过程中材料的表面抗疲劳性能得以进一步改良的本质原因。
并举例说明了激光冲击强化技术在各范围的应用，指出了探究激光冲击强化时的重点及难点，简单描述了其发展趋势。
标签：激光冲击强化；表面改性；疲劳寿命0 引言金属材料疲劳失效一般发生在材料应力集中程度较大的表面或是含有杂质、缺陷的内部。
对于受扭转、弯曲、剪切及其组合变形的零件而言，疲劳裂纹往往起源于材料表面。
因此，改善金属材料的表面质量、强化其表面性能，增强机械零部件的性能和寿命成为国内外学者研究的重点。
激光表面强化技术具有功率密度高、加工灵活、操作方便无污染等优势，因此，被广泛应用于工业制造领域。
其中，激光冲击强化被普遍地用来提高金属原材料的疲劳寿命。
激光冲击强化是在极为短暂的时间（纳秒级）内将激光束照射在金属材料的表面，迫使材料表面产生等离子体，并利用等离子体膨胀的过程对金属产生强烈的冲击。
这一冲击过程将使材料因产生晶体点缺陷、位错或则孪晶而得以强化[1]，如图1。
1 激光冲击强化形成金属材料表面残余应力层传统的喷丸技术是在被处理的金属表面形成一层较薄的残余压应力，其被证实能够限制疲劳裂纹扩展的速率。
但是，传统技术应变较大，且形成的残余应力层较薄，而激光冲击在非常高的应变率下能以较小的应变形成大于一毫米的残余应变层。
Dane.C.等[2]通过比较Inconel718合金经喷丸技术和激光冲击处理后的残余应力分布图2，得出激光冲击均优于喷丸技术的结论。
激光冲击形成的残余压应力与金属材料、涂层、激光束的尺寸等都息息相关：用不同的材料来作为吸收层所得到的残余应力分布不同，根据Hong，X [3]的研究结果显示黑漆作为吸收材料能更好的吸收激光能束；涂层是用来吸收更多的冲击波使金属产生塑性变形，一般而言涂层的选择是根据介质的光传播速度和密度，研究表明水是最适合的涂层，但是涂层与残余应力场的具体关系仍然没有相关报道。
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第１期
有色 金属 加工
１１
金属材料表面的吸收层ꎬ吸收层材料吸收高能能量后 产生等离子体ꎬ同时伴随有升温、熔融、气化、喷溅等 现象ꎬ这是一种物理性质的爆轰波ꎮ 等离子体作为冲 击波能量的载体ꎬ吸收激光高能量而自持传播ꎮ 激光 等离子体的一部分能量以辐射的形式耗散ꎬ由于不同 波长的波之间存在着传播速度差ꎬ扰动波阵面在穿过 材料时会产生冲击波ꎮ １.２ 冲击波在材料内部的传播和相互作用
第 ４８ 卷 第 １ 期 ２０１９ 年 ２ 月
ＤＯＩ:１０.３９６９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１－６７９５.２０１９.００２
有色金属加工
ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥ ＴＡＬＳ ＰＲＯＣＮｏ������ １ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１９
激光冲击强化技术原理及其应用研究
２ 激光冲击强化基本原理
激光冲击强化原理如图 １ 所示ꎮ
图 １ 激光冲击强化过程原理图[１０] Ｆｉｇ.１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ ＬＳＰ ｐｒｏｃｅｓｓ[１０]
在材料表面ꎬ有一个不透明的激光辐射吸收层ꎬ 其蒸发温度低ꎬ其上面覆盖有透明约束层( 常见的有
Ｋ９ 玻璃、硅油或流水) ꎮ 当短脉冲高峰值功率密度的 脉冲激光照射金属表面时ꎬ金属表面非透明层( 吸收 层) 吸收激光能量后使材料在超高应变速率下发生爆 炸性汽化蒸发[１１] ꎬ在金属表面和透明层( 约束层) 之 间形成高温高压的激光诱导等离子体ꎬ该等离子体的 分布受到约束层的限制ꎬ体积逐渐膨胀ꎬ由于存在空 间限制ꎬ最终电离爆炸ꎬ产生高压冲击波ꎬ在平行于冲 击表面的平面里产生双轴压应力场[１２] ꎮ 强化作用结 束后ꎬ由于冲击区域周围材料的反作用ꎬ在材料表层 形成密集且稳定的位错结构ꎬ其力学效应表现为材料 表面获得较高的残余压应力ꎬ残余压应力可引起裂纹 的闭合效应ꎬ从而有效降低疲劳裂纹扩展的驱动力ꎬ 延长疲劳裂纹扩展寿命[１３] ꎮ 图 ２ 为残余压力场形成 原理ꎮ
连接件的疲劳寿命ꎬ降低孔边的裂纹扩展速率等[４] ꎮ 激光冲击强化技术同时是一项军民两用技术ꎬ与传统 表面强化技术相比ꎬ激光冲击强化在精密航空零件材 料强化方面有着显著优势ꎬ是目前应用最为广泛的先 进表面改性技术[５] ꎮ 近年来ꎬ随着人们对材料服役性 能的要求越来越高ꎬ激光冲击强化技术在航空航天、 轨道交通、石化、兵器、海洋船舶、医疗工业等领域显 示了巨大的技术优势和拥有着广阔的应用前景[６] ꎮ
刘学军１ꎬ２ ꎬ张旖诺１ ꎬ吴嘉俊１ ꎬ胡太友１ ꎬ张洪瑶１ ꎬ李长云２ ꎬ万烂军２
(１.中国科学院沈阳自动化研究所 装备制造技术研究室ꎬ辽宁 沈阳 １１００１６ꎻ ２.湖南工业大学 计算机学院ꎬ株洲 ４１２００７ )
摘 要:文章介绍了激光冲击强化技术的基本原理与特点ꎻ总结了激光冲击强化技术的国内外发展现状与成果ꎻ并对激 光冲击强化技术未来发展趋势进行了展望ꎮ 关键词:激光冲击强化ꎻ残余应力ꎻ等离子体ꎻ冲击波ꎻ疲劳寿命 中图分类号:ＴＮ２４９ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７１－６７９５(２０１９)０１－００１０－０６
金属材料的主要失效形式是疲劳、腐蚀和磨损ꎬ 而这些失效形式无一例外均开始于材料表面ꎬ所以金 属材料表面的结构及其综合性能直接影响着金属材 料的综合性能ꎮ 对于具有高强度结构的金属材料ꎬ由 于材料的抗疲劳强度要求高ꎬ因此激光冲击强化技术 可以满足材料的硬度、残余应力、组织损伤等“ 表面完 整性抗疲劳制造” 技术指标ꎬ比如可以提高带紧固孔
等离子体冲击波在一个高温高压的环境下产生ꎬ 器作用时间十分短暂( 为 ｎｓ 量级) ꎬ在这样的高温、高 压、极短时间的作用下材料会发生一系列复杂的组织 变化ꎬ同时在冲击强化的作用过程中ꎬ冲击波的峰值 压力远大于金属材料发生塑性变形时的屈服极限ꎬ当 冲击波压力大于金属材料弹性极限时ꎬ材料会发生动 态响应ꎬ形成动态塑性变形ꎮ
高能脉冲激光束穿过透明约束层后照射涂覆在
收稿日期:２０１８－１１－２６ 基金项目:国家自然科学基金(５１５０１２１９) ꎻ国家自然科学基金青年基金(６１７０２１７７) ꎻ国家科技支撑计划( ２０１５ＢＡＦ０８Ｂ０１－０１) ꎻ国家 基金委－辽宁省联合基金( Ｕ１６０８２５９) ꎻ国家重点研发计划(２０１６ＹＦＢ１１０２７０４) ꎻ湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７Ｋ０２９) 作者简介:刘学军(１９９３－) ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向:工业大数据分析ꎮ 通讯作者:吴嘉俊(１９９２－) ꎬ男ꎬ博士ꎬ研究方向:激光冲击强化ꎮ
激光技术被誉为现代制造工业的“ 万能加工工 具”、“未来制造系统共同的加工手段”ꎮ 现代激光工 业技术的常见应用如切割、焊接、激光增材制造、激光 抛光等ꎬ都是利用了激光的热效应来进行加工ꎬ而作 为激光表面改性技术最新应用的激光冲击强化技术ꎬ 其加工过程中利用的却是激光的力学效应( 当材料受 到激光辐射照射时产生的冲击波)ꎮ 激光冲击强化 ( ｌａｓｅｒ ｓｈｏｃｋ ｐｅｅｉｎｇ / ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬＬＳＰ) 又称激光喷丸ꎬ兴 起于 ２０ 世纪 ７０ 年代初ꎬ是一种新型的表面处理技术ꎮ 经激光冲击强化处理后ꎬ材料表面会形成一定深度影 响层的残余压应力ꎬ从而抑制材料疲劳裂纹的萌生和 发展ꎬ显著延长材料的疲劳寿命ꎬ提高材料的抗腐蚀 性和耐磨性[１－３] ꎻ适用于高硬度、高脆性及高熔点的金 属材料表面处理ꎮ 激光冲击强化技术具有高效、 环 保、不会破坏靶材表面完整性等优势ꎬ近年来ꎬ该技术 受到广泛重视ꎬ得到了快速发展ꎮ
１ 等离子体冲击波
等离子体冲击波是使材料表面得到强化的直接 诱导因素ꎬ根据冲击波相对于气体传播速度的差异ꎬ 可分为燃烧波( Ｌａｓｅｒ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎꎬＬＳＣ) 和爆 轰波( Ｌａｓｅｒ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎꎬ ＬＳＤ) 两类ꎮ 而 激 光 冲击强化的过程中ꎬ等离子体诱导产生的冲击波是爆 轰波( ＬＳＤ) ꎬ它以 １０４ ｍ / ｓ 的速度向四周传播ꎮ 爆轰 波的压力与激光功率密度和脉冲能量有关ꎬ激光的功 率密度越大ꎬ脉冲能量越强ꎬ等离子体诱发产生的爆 轰波的压力也越高[７－９] ꎮ 激光冲击强化的作用原理主 要涉及两个方面ꎬ等离子体冲击波的形成和冲击波对 金属材料表面的改性ꎮ １.１ 等离子体冲击波的形成