针对在K418薄壁叶片上局部再制造的多层立体成形组织难以调控优化的难点,开展该类合金激光再制造覆层工艺及组织研究。优选三组工艺进行Inconel 718成形试验,观察覆层显微组织,测试其力学性能,对比分析并进行单道多层立体成形试验。成形优化工艺的参数为激光功率为1.2 kW、扫描速度为300 mm/min、送粉速率为25 g/min、气体流速为3 L/min、脉宽为10 ms、占空比为1∶1。试验结果表明:单道覆层与基体形成了良好的冶金结合,高度和宽度分别为1.537 mm、1.414 mm,覆层主要由细小致密的等轴枝晶、定向生长的柱状枝晶和胞状晶组成,覆层显微硬度为263.7~289.7 HV0.2;多层立体成形总高度为3.67 mm,显微硬度范围为284.3~315.5 HV0.2,底层覆层析出Laves、MC和γ″相,弥散强化合金,提高了底部覆层的硬度。

为了优选激光冲击工艺参量以获得最大的表面残余压应力, 利用激光冲击和塑性变形理论推导出了激光冲击AZ31镁合金表面最大残余压应力公式, 并采用ABAQUS有限元软件分析了其激光冲击后的残余应力场。结果表明, 获得较大残余压应力场的激光冲击波载荷范围为1.2GPa～1.7GPa, 随着载荷的增加, 残余应力增加, 当载荷在1.4GPa～1.6GPa时, 最大残余压应力为125MPa左右; 冲击载荷在1.8GPa时, 出现轻微的“残余应力洞”现象; 而在大于1.9GPa时, 均出现明显的“残余应力洞”现象; 载荷p=1.474GPa时最大残余应力为-128.5MPa。理论推导和有限元分析结果基本一致。

采用极化曲线、电化学交流阻抗谱、X 射线衍射仪(XRD)测试残余应力、扫描电镜(SEM)测试腐蚀形貌从实验上研究了强激光冲击对7075 铝合金等离子弧焊接头电化学腐蚀行为的影响。研究结果表明，激光冲击后7075 铝合金焊接头表面残余应力由拉应力变成压应力，从而使得铝合金等离子弧焊接头的自腐蚀电位和点蚀电位提高，激光冲击4 次后自腐蚀电位正移700 mV，点蚀电位正移约为1000 mV，极化曲线上出现了电位范围至712.9 mV 的阳极钝化区间。经过激光冲击处理细化晶粒，7075 铝合金焊接头的显微孔洞数量和气穴的体积减少，组织致密性提高，溶液中Cl等原子的渗入被有效阻止，从而降低了腐蚀速率，使自腐蚀电流密度降低了1个数量级。激光冲击使焊接头处晶粒沿β相分布变得均匀，β相与α基相构成的微电偶的活性降低，钝化电阻比冲击前提高了近30 倍，浓差极化现象大为改善。

综述了镁合金表面激光熔覆技术的研究进展状况.介绍了镁合金表面激光熔覆工艺特点和工艺方法;阐述了工艺参量对熔覆层性能的影响;总结了当前镁合金表面激光熔覆的主要材料体系及其熔覆层的组织和性能;展望了镁合金表面激光熔覆技术今后的发展方向.

利用钕玻璃脉冲激光对AZ31镁合金表面进行激光冲击处理，金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)微观组织表明激光冲击波导致镁合金表面层(强化层约0.8 mm)产生超高应变速率的塑性变形，晶粒内部存在大量位错和孪晶，高密度位错相互缠结,并与孪晶相互交叉导致晶粒细化。镁合金冲击表层硬度比基体提高约58%，表面残余压应力达120 MPa。在质量分数为3.5%NaCl溶液中，采用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸应力腐蚀试验研究其冲击后的腐蚀行为，结果表明激光冲击后自腐蚀电位提高，腐蚀电流增大，抗腐蚀性有所降低，但激光冲击后镁合金抗应力腐蚀性能提高。

为了研究激光喷丸强化对镁合金耐蚀性能的影响，采用钕玻璃激光对AM50镁合金表面进行喷丸强化实验。结果表明，当激光功率密度约3 GW/cm2时，表层材料发生塑性变形，致密度、硬度提高并产生较大的残余压应力，表面残余压应力高达146 MPa。电化学极化曲线测试结果显示，激光喷丸表面的自腐蚀电位和点蚀电位较未处理试样分别提高了64 mV和92 mV，腐蚀电流密度降低了88.6%。在盐雾环境下连续喷雾20 h后，未处理试样表面较激光喷丸试样表面出现了更多更大的点蚀坑，激光喷丸后镁合金表面的腐蚀面积减小了84.7%。激光喷丸强化使镁合金表面的耐蚀性能得到了显著提高。