激光冲击强化对 TA15 钛合金残余应力和力学性能的影响

通过对 TA15 钛合金进行激光冲击强化，研究了不同工艺参数对TA15 钛合金残余应力和力学性能的影响。实验结果表明：激光冲击强化可以细化晶粒尺寸，有效提高材料表面显微硬度和残余压应力，且表面显微硬度和残余压应力随着激光能量和冲击次数的增加而增大。当激光能量为 7J，光斑直径为 Φ 2mm，冲击 3 次时，激光冲击强化后表面显微硬度提高 21.6%，强化层深度可达 1mm，表面残余压应力高达 -730MPa。激光冲击强化后经 400℃ 热处理并保温 5 和 10h 后，发现引入的残余压应力降低幅度较小，仅为 8%，具有较高的热稳定性。当激光能量为 5J，光斑直径为Φ 2mm，冲击 2 次时，激光冲击强化后可以获得最优的疲劳性能，试样在 650MPa 应力水平下的疲劳寿命大于 10^6 次，相对于未强化试样提高了 3 倍，这是由于激光冲击强化使疲劳源由试样表面转移到了次表面! 可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展。