激光冲击强化7075铝合金熔焊接头的疲劳性能

王连庆,胡雅楠,车志刚,吴圣川,*

1.北京科技大学 新金属材料国家重点实验室,北京 100083

2.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室,成都 610031

3.中国航空制造技术研究院 高能束流加工技术重点实验室,北京 100024

4.中国航空制造技术研究院 先进表面工程技术航空科技重点实验室,北京 100024

Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金具有高比强度、优耐蚀性和耐磨性以及时效强化能力,近年来在高速地面车辆制造中受到重视。然而,这类铝合金在熔化焊接过程中不可避免地会产生气孔和热裂纹等缺陷以及残余拉伸应力,焊缝区因合金元素蒸发烧损和晶界偏析而发生软化现象(硬度和强度下降),上述因素降低了裂纹的萌生和扩展阻力,恶化了焊接结构的服役性能[1-2]。焊后处理是改善焊接结构力学性能的重要环节,表面强化处理通过在材料表层引入高密度位错、细化的晶粒和残余压缩应力进而增强了材料的抗疲劳、抗磨损和抗应力腐蚀能力[3]。

与传统喷丸法相比,激光冲击强化(Laser Shock Processing,LSP)具有较高的冲击波幅值和较强的冲击波穿透性,可诱导数倍深度的残余压应力场,表面粗糙度较小,冷作硬化程度较低,工艺参数和强化区域可控,能够灵活地适应强化表面(如小孔、拐角和不规则的复杂空间结构等),在焊接结构表面改性方面应用前景广阔[4-6]。日本已将无吸收层的激光冲击技术用于原子反应堆压力容器和管道焊缝的维修中[6]。2008年,在西安国家航空高技术产业基地建成了中国首条激光冲击强化生产线,标志着中国激光冲击技术向工程化和产业化迈出了重要一步。……