长期以来,我国在航空发动机在使用的过程中,会出现发动机叶片损伤,疲劳断裂会引发重大故障和事故,在很大程度上影响了发动机的安全性和寿命,同时也制约了我国自主航空发动机性能水平。飞机和航空发动机结构都会采用大量的金属材料,金属材料主要失效形式疲劳和腐蚀均始于材料的表面,结构连接件、壁板以及小孔边等裂纹成了限制的重要原因。激光喷丸、激光冲击强化可以把零件寿命延长10倍以上。该技术对材料寿命的延长是其他技术无法取代的,具有革命性,已经被各行各业使用。钛合金、高强钢、不锈钢、铝合金、高温合金、高熵合金等先进材料激光强化应用均表现出了优异的性能。激光喷丸不仅可以使零件寿命延长,而且可以节省材料,降低成本,提高效率。
在一些特殊材料(如钛合金)激光冲击强化中,通常会在零件表面粘贴一层不透明材料作为吸收层,一方面降低金属表面对激光的反射增加激光功率利用率;另一方面保护工件表面质量获得更优的表面形貌。
激光冲击强化吸收层作用是吸收激光能量汽化电离形成等离子体,增强吸收提高等离子冲击波的峰值压力。吸收层应选择低热传导系数、低汽化热的材料,在激光喷丸、激光冲击强化中,常用的吸收层有黑色油漆、铝箔、黑色胶带,其中黑色胶带的粘贴工艺性较优。
随着激光冲击强化技术的日益成熟,以及半导体泵浦激光冲击器的出现,越来越多的材料已经可以在不使用吸收层情况下依旧可以获得良好的表面强化效果。