该项目属于“机械制造工艺与设备”领域。强激光作用于金属表面形成的强冲击波具有高压、高能、高应变率和超快的显著特性,形成了一种独特的非传统制造技术。大飞机和航空发动机列入国家重大科技专项,将激光冲击波力学效应应用于航空制造业,解决其他加工工艺难以解决的技术难题,是国家的重大需求。项目组经过20余年的研究,打破了国外技术封锁,取得了如下原创性成果:主要发明点:①发现了LY2铝合金、ANSI304不锈钢和钛合金激光冲击波诱导的微观结构演变规律及其强化机制,发明了激光冲击成形、激光表面冲击加工等多个激光冲击波非传统制造工艺。②发明了新型水约束层增压工艺、吸收层涂覆工艺,钛合金整体叶盘疲疲劳寿命提高3~5倍。③研制了YAG和钕玻璃两个系列的航空发动机叶片和整体叶盘的激光冲击波强化成套装备;发明了激光冲击波强化质量在线监测方法、六轴联动姿态控制的隐蔽面激光冲击强化波技术,解决了整体叶盘大扭角和叶片间干涉复杂结构的光束可达性技术难题,建立了中国第一条整体叶盘激光冲击波强化生产线。技术水平:授权发明专利30项。制定了激光冲击处理钛合金叶盘、钛合金叶片、铝合金孔结构、钛合金焊缝、不锈钢焊缝和高温合金零件的国家航空行业标准6项。整体技术水平处于国际先进水平,在激光冲击波微观强化机制研究方面居于国际领先水平。经济效益:近三年,研制单位新增销售0.3亿元、利税604万元,应用单位新增销售2.2亿元、利税0.8亿元。现任美国激光协会主席内布拉斯加林肯大学Y.F.Lu教授评价:“在国际上第一次揭示了激光冲击波强化铝合金和奥氏体不锈钢晶粒细化机制和激光冲击面心立方金属抗疲劳延寿机理,在这个领域作出了重要贡献”。美国劳伦斯立佛莫尔国家实验室的权威学者Bassem等评价:“激光冲击波强化已经成功应用于改善关键零件的疲劳强度,如航空结构件……”,《ActaMaterialia》杂志主编SubhashMahajan评价:“形成一个完整的面心立方金属激光冲击强化的微观强化机理,即使应用激光冲击波强化技术10年以上的国际航空公司,诸如美国通用电气公司(GE)公司,还能够为其提供有用的科学信息……”。在面心立方金属激光冲击波强化微观组织结构演化与模型、晶粒细化机制研究方面,受德国Spinger出版社邀请出版英文专著1部。

