飞机航空发动机、轮船燃气轮机的零部件在生产制造过程中,大量的使用了钛合金、高温合金等高性能的金属材料。GH4169高温合金因为在高温环境下具有优异的性能表现,常用于航空发动机涡轮盘等的制造。航空发动机高速运转时,对于涡轮盘榫槽和榫齿等结构比较复杂的部位容易出现应力集中等情况,这直接影响着涡轮盘的使用寿命,激光冲击强化技术由于其具有优异的冲击强化效果、较强的可控性等显著的技术优势,能在材料表面和内部产生有利的残余压应力层,从而显著提升金属材料的表面性能。本文基于以GH4169高温合金为材料试样件为研究对象,开展激光冲击强化技术的应用研究,为涡轮盘榫槽的激光冲击强化技术提供参考。1、涡轮盘榫槽激光光路干涉与斜冲击角度精确量化研究。由于激光光束与零件待激光冲击强化区域的相邻部位干涉、激光斜入射角度的精确量化是激光冲击强化技术在一些小尺寸结构的零件应用中的关键性难点。针对上述两个比较突出的问题,以小尺寸航空发动机涡轮盘榫槽为研究对象,利用工业机器人的离线编程仿真软件Moto Sim EG VRC进行模拟分析,能够有效的解决光束干涉问题,确保激光光束能够对于涡轮盘榫槽激光冲击强化区域的可达,并精确量化涡轮盘榫槽不同区域的斜冲击角度范围。2、GH4169高温合金试样件的激光冲击强化的数值仿真研究。基于ABAQUS仿真平台,构建GH4169高温合金数值仿真分析模型,通过有限元数值仿真,分析得到激光功率密度(峰值压力)、光斑搭接率、斜冲击次数等因素分别作用下,材料的表面和沿深度方向的残余应力分布情况,并对其进行分析。结果表面:随着峰值压力、光斑搭接率、斜冲击的次数的增加,表面和沿深度方向残余压应力增加,同时增加幅度会有所减小。还分析了激光工艺参数对于表面形貌变化和粗糙度的影响规律。3、GH4169高温合金试样件的激光冲击强化技术工艺参数的实验研究。完成了高温合金试样件的激光冲击强化实验,研究了不同激光能量、不同冲击次数、三次不同激光能量组合下处理后的,材料表面和内部的残余应力场分布状态和大小、显微硬度分布状态和大小、表层的形貌特征和粗糙度。结果表明:GH4169高温合金经过激光冲击强化处理后,材料表面的残余压应力大小、显微硬度大小和粗糙度值都随着能量和次数的增加而增加,材料内部的残余压应力大小、显微硬度大小也会随着上述两个参数的增加而增加;但是由于激光冲击强化后,材料会存在硬化现象,在两次冲击强化后增大激光能量或者采取梯度式能量组合进行激光冲击强化处理,可以更加有效的提升材料表面的性能,使得激光冲击强化的效果更好。