无保护层激光冲击强化提升K24合金高周疲劳性能

本文主要探讨了无保护层激光冲击（LSPwC）技术在提高K24镍基铸造合金的高周疲劳性能方面的应用。K24合金因其表面粗糙度较大，导致常规的吸收保护层难以紧密附着，这直接影响了其在实际应用中的疲劳耐久性。针对这一问题，研究者提出了采用LSPwC强化工艺，这是一种无需额外涂层的表面处理方法。 LSPwC通过聚焦激光束对合金表面进行快速、高强度的冲击，产生局部高温高压环境，引发金属材料的微观结构变化。在实验中，通过对原始叶片与经过LSPwC处理的模拟叶片进行高周疲劳测试，结果显示，LSPwC强化后的叶片疲劳强度相比于原始叶片提高了16%，表明这种方法显著提升了材料的抗疲劳性能。进一步的分析发现，LSPwC在材料表面产生了高幅值的残余压应力和高密度的位错，这些特征对于增强疲劳强度起到了关键作用。 然而，经过保温处理后，大部分的残余压应力发生了松弛，这意味着材料的内部应力状态得到了一定程度的缓解。同时，LSPwC诱导的位错结构在热处理过程中表现出较好的热稳定性，这是导致保温后疲劳强度提高11%的主要原因。这种稳定性使得材料在高温环境下仍能保持良好的疲劳性能，这对于航空、航天等高温工作环境下的部件至关重要。 因此，无保护层激光冲击强化技术为解决K24合金表面粗糙度带来的问题提供了一种有效的方法，通过控制和优化残余应力和微观结构，可以显著提升其在高周疲劳条件下的使用寿命。这项研究不仅对K24合金的表面处理有实际应用价值，也为其他金属材料的表面强化策略提供了新的思路。