表征经过激光喷丸处理前后得到的CuNiCrSi合金硬度、疲劳破坏产生的断口形貌、表面残余应力与疲劳寿命, 分析CuNiCrSi合金表面经过激光喷丸强化处理后发生的疲劳性能变化。研究结果表明: 激光喷丸处理实现了硬度提高, 从表面往基体硬度逐渐减小, 能量为2 J比能量为5 J情况下形成的硬度影响层厚度小。以2 J与5 J的激光能量进行喷丸得到的试样残余应力都在表面处达到最大残余应力, 随表面距离的增大残余应力不断降低。经激光喷丸处理引起试样表面裂纹源发生内移使试样表面达到更大的疲劳极限。疲劳断口扩展区生成了二次裂纹, 当激光能量提高后, 获得更大的裂纹长度与深度。各试样都形成了明显的等轴韧窝结构。

利用半导体激光器在汽轮机末级叶片材料17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金涂层，然后分别制备17-4PH不锈钢、17-4PH不锈钢表面激光熔覆和17-4PH不锈钢表面激光熔覆后经550 ℃×6 h热处理的疲劳试样，进行高周拉压疲劳试验,并对疲劳断口进行扫描电镜（SEM）分析。试验结果表明：在107循环周次条件下，基材17-4PH不锈钢的疲劳极限为470 MPa，基材表面激光熔覆Stellite6合金涂层试样的疲劳极限下降到380 MPa,而基材表面激光熔覆Stellite6合金涂层经过热处理后的试样可达到440 MPa；基材17-4PH不锈钢的裂纹源通常位于表面、近表面或内部缺陷处，裂纹扩展区具有明显的疲劳辉纹特征，瞬断区为韧窝特征；而熔覆试样的裂纹源位于熔覆层侧的缺陷处或熔覆层与基体的界面结合处，然后向熔覆层和基体两侧扩展，熔覆层侧呈脆性沿晶断裂，基体呈韧性疲劳断裂。

对K403镍基合金涡轮叶片进行激光冲击强化(LSP)，利用高温高低周复合疲劳试验验证其强化效果。试验结果表明：冲击后裂纹源区附近平坦区较冲击前变大，在快速扩展(FCG)区，激光冲击强化后疲劳条纹间距减小，有大量二次裂纹产生。且强化后在材料表层会引发晶粒细化以及高残余压应力，但在550 ℃/150 min保温下，残余应力部分发生松弛，但是表层细化结构有很好的热稳定性。相比冲击前样件，激光冲击强化后涡轮叶片疲劳寿命提高了140%。热松弛后的残余压应力和表面晶粒细化是镍基合金疲劳寿命提高的主要原因。

对AZ31B镁合金中心缺口试样进行激光喷丸强化(LSP)处理，并进行拉-拉疲劳试验。通过研究激光喷丸前后表面完整性的变化规律，发现喷丸后AZ31B试样以滑移和孪生两种方式产生塑性变形，表面及深度方向显微硬度较基体提高50%左右，喷丸区表面残余压应力值达到-126.29 MPa，晶粒内部出现大量滑移线和孪晶，晶粒明显细化。通过测量加载点轴向载荷和轴向位移分析了激光喷丸前后的疲劳性能，并比较激光喷丸前后疲劳断口形貌特征，发现喷丸后试样表面没有产生明显的疲劳裂纹源，残余压应力使裂纹尖端的实际应力强度因子降低，提高了疲劳裂纹萌生和扩展抗力，疲劳裂纹扩展路径较未处理试样更为曲折，最终断裂区韧窝尺寸比未喷丸件更大更深，表明激光喷丸后试样的塑性有所提升。

采用波长为1064 nm，脉冲宽度20 ns的YLSS-D25A/M型激光器，按预定轨迹对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)疲劳试样进行大面积光斑搭接的双面激光喷丸强化(LSP)处理，研究了喷丸强化前后试样中残余应力的分布情况，讨论了激光喷丸处理对含预制裂纹CT样疲劳裂纹扩展速率的减缓程度，分析了激光喷丸后试样的疲劳断口特征。结果表明，激光喷丸强化诱导的残余压应力场能有效地降低疲劳裂纹扩展速率，疲劳寿命提高64.4%，观察试样激光喷丸后疲劳断口的宏微观形貌，发现在疲劳裂纹扩展区，张应力轴与裂纹平面垂直，正断面上出现明显的疲劳辉纹，疲劳辉纹间距随着裂纹的扩展而逐渐增大。

利用输出波长为1.054 μm,脉冲宽度为20 ns的激光,对表面涂覆硅酸乙酯吸收涂层的2A02铝合金进行了冲击强化和疲劳试验。通过对冲击处理前后材料的微观组织、硬度和疲劳寿命的比较,分析了激光冲击处理对2A02铝合金材料疲劳行为的影响。结果表明,激光冲击强化可使2A02铝合金表面残余压应力达到120 MPa以上,强化层深度达1.5 mm,疲劳寿命为未经激光冲击强化处理试样的1.835-2.882倍。对合金疲劳试样断口微观形貌的扫描电镜(SEM)分析结果表明,疲劳断口由疲劳源、疲劳区和瞬断区组成,经激光冲击强化的试样疲劳源移向激光强化层以内,残余压应力有效地延迟疲劳源区的裂纹萌生,减缓疲劳裂纹的扩展速率,“循环硬化”有效抑制或减少了二次裂纹的产生,使激光冲击2A02铝合金的疲劳寿命得以大幅提高。

通过有效控制固体YAG脉冲式激光器的电流、脉冲宽度、频率、光斑直径、扫描速度等有关工艺参数, 模拟飞机腐蚀损伤的铝合金试样表面激光熔覆Al-Y(Y的质量分数为4%)合金,Al-Si(Si的质量分数为12%)合金, 充分时效后进行疲劳实验、疲劳断口分析和金相分析。结果表明, 熔覆Al-Y合金试样的安全寿命达到熔覆Al-Si合金试样寿命的339％, 熔覆层和基体结合得比较紧密, 熔覆层气孔、夹杂等缺陷较少, 疲劳断口裂纹扩展区存在疲劳条带和疲劳台阶, 熔覆 Al-Si合金试样的熔覆层气孔缺陷较多, 没有呈现低周疲劳的特征。

通过有效控制Nd:YAG 脉冲式激光器电流、脉冲宽度、频率、光斑直径、扫描速度、离焦量等有关工艺参数，对模拟腐蚀损伤的铝合金试样表面激光熔覆Al-Y(1.4%)合金，并对其中的一组试样进行机械冲击，充分时效后进行疲劳实验、疲劳断口分析及金相分析。研究结果表明，熔覆后机械冲击试样的疲劳寿命远远高于只熔覆不冲击试样的疲劳寿命，疲劳断口有明显的疲劳条带，熔覆层和基体结合得非常紧密，熔覆层内没有大的气孔和裂纹缺陷。