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激光冲击强化技术发展历史

2022-02-23

人类社会为了能够增强金属的强度、韧性、疲劳寿命一直在想尽各种办法用来改善金属材料工具和零件的耐用性和可靠性。高功率激光信息系统的面世使更先进的工艺设计得以快速发展,这便是激光冲击强化(激光喷丸、LSP)。

美国激光冲击强化技术公司(LSP TechnologiesInc. LSPT)在第一届激光冲击强化国际会议上总结了该技术的发展历程,认为激光冲击强化可分为5个阶段:发现现象、发现该现象的潜在应用、定义激光冲击强化技术、引入应用、批量生产应用。

第一阶段:发现现象。美国科学家Anderholm1968年发现激光产生的冲击波在等离子体约束条件下具有增强效应。

第二阶段:发现潜在应用。20世纪70年代,美国俄亥俄州Bettlells Columbus实验室首次利用高功率脉冲激光诱导的应力波来改变7075铝合金显微结构组织,改善了7075铝合金的力学性能,从此揭开了激光冲击强化材料应用研究的序幕。同期,该实验室与美国空军飞行动力学实验室联合,进行激光冲击强化改善紧固件疲劳寿命的研究。

第三阶段:定义激光冲击强化技术。20世纪8090年代,法国、德国、以色列、日本、俄罗斯、中国等纷纷开展了激光冲击技术的应用研究,研究领域迅速拓展,用于激光冲击强化的材料种类也迅速增多。

第四阶段:引入应用。LSPT公司与美国通用电气航空发动机厂(GEAE)进行了3项“美国空军制造技术工程”的项目,与美国空军研究实验室和普惠航空发动机公司开展F119发动机损伤叶片冲击强化再制造研究

第五阶段:批量应用。在美国空军和LSPT这样的激光冲击强化单位等多家单位和机构的努力下,激光冲击强化技术在GEPW等公司进入工业化应用,将该技术应用在了B1-B轰炸机、F-22战斗F-35战斗机等机型上,获得了显著的经济效益。日本东芝也将该技术应用在了核反应堆焊缝去应力强化上,提高核反应堆构件耐应力腐蚀性能。

可以看出,美国是激光冲击强化技术发展最快、应用最成功的国家,这与他们的研究基础和激光冲击设备先进性是有直接关系的。目前,山东迈特莱斯金属表面科技有限公司引入了美国LSPT最新一代激光冲击强化系统,建成激光冲击强化机械、技术、设备、应用的四位一体的技术研发体系,为客户提供专业的强化综合解决方案和细致服务。


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