探究了深冷激光喷丸(CLP)对2024-T351铝合金微观组织的影响及其强化机理,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了2024-T351铝合金微观组织的演变规律。结果表明:相比于室温激光喷丸(RT-LP),CLP具有更加显著的晶粒细化效果,并在试样中产生了高密度位错以及更多、更细且均匀分布的黑色球状第二相,该相为S相(Al2CuMg);CLP试样的微观组织在深度方向上呈不同形貌的梯度分布,并且其基体层的微观组织优于RT-LP试样基体层的微观组织。CLP的强化机制主要包括两方面:一是深冷环境抑制位错的动态回复,并降低热激活能,从而促进了细化晶粒和第二相对位错的阻碍作用;二是深冷环境下试样的体积收缩效应产生的塑性变形和内应力,它们会产生显著的组织强化效果。

为了研究深冷激光喷丸强化(Cryogenic Laser Peening, CLP)对2024-T351铝合金表面力学性能的影响, 采用Nd: YAG纳秒脉冲激光分别在常温(25 ℃)和深冷温度(-100 ℃)条件下对2024-T351铝合金材料进行激光喷丸处理, 随后对试样的显微硬度、残余应力和微观组织等表面性能进行了测试分析, 最后基于微观组织演变探讨了CLP对2024-T351铝合金的强化机理。结果表明, 由于超低温对位错滑移及湮灭的抑制作用, CLP处理试样的位错密度提高, 在动态再结晶后材料表面晶粒尺寸减小, 其表层显微硬度与残余压应力值较常温LP处理试样分别提高了约20.3%与21.6%, 因而改善了2024-T351铝合金的表面力学性能。

为研究激光喷丸强化对医用Ti6Al4V合金表面耐生物腐蚀性能的影响, 对Ti6Al4V合金试样表面进行激光喷丸强化处理; 然后选用动电位极化曲线测试法研究了激光喷丸前后试样的电化学腐蚀性能, 采用扫描电子显微镜观察腐蚀试样的表面形貌并进行能谱分析。结果表明, 在测试参数范围内, 激光喷丸强化试样的自腐蚀电位正移, 腐蚀倾向降低; 钝化电流密度降低, 钝化区电位范围增大, 钝化性能更稳定; 击穿电位正移, 点蚀敏感性降低; 自腐蚀电流密度减小, 腐蚀速率降低。与未处理试样相比, 自腐蚀电位最大正移了0.209 V, 钝化电流密度最大降低了2个数量级, 钝化区电位范围最大增幅为86.90%, 击穿电位最大增幅为88.31%, 自腐蚀电流密度最大降低了81.75%。激光喷丸强化处理可有效改善医用Ti6Al4V合金表面的耐生物腐蚀性能。