【摘 要】
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铝锂合金具有密度低、比强度高、比模量大、焊接性能与耐蚀性能优良等突出特点,已成为制造航空航天产品的重要部件材料,如机身蒙皮和机翼面板。这些飞机部件在服役过程中会遭受沙尘、雨水、机械载荷和热冲击的耦合作用,使蒙皮抗疲劳与耐蚀性能迅速下降。激光冲击强化技术是一种新型有效的高能表面形变强化技术。该技术通过产生高能高压冲击波使得2060铝锂合金产生超高速率变形,可有效改善材料表面的微观组织、提高材料的力学
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铝锂合金具有密度低、比强度高、比模量大、焊接性能与耐蚀性能优良等突出特点,已成为制造航空航天产品的重要部件材料,如机身蒙皮和机翼面板。这些飞机部件在服役过程中会遭受沙尘、雨水、机械载荷和热冲击的耦合作用,使蒙皮抗疲劳与耐蚀性能迅速下降。激光冲击强化技术是一种新型有效的高能表面形变强化技术。该技术通过产生高能高压冲击波使得2060铝锂合金产生超高速率变形,可有效改善材料表面的微观组织、提高材料的力学性能和耐蚀性能等。本文以C919大型飞机机身蒙皮用材2060-T8E30铝锂合金为研究对象,应用X射线衍射仪、透射电子显微镜、维氏硬度计、摩擦磨损实验仪、高频疲劳试验机以及电化学工作站等手段重点考察了激光冲击功率密度(3、4、5、6和7 GW cm-2)和冲击次数（一次、二次和三次）对2060铝锂合金表面微观结构、耐磨性能、疲劳寿命和耐腐蚀性能的影响规律和作用机理,获得以下实验结果。1)LSP处理后2060铝锂合金不会发生相变,表面塑性变形层的位错密度增加,出现了位错缠结、位错墙以及位错胞等微观结构特征。增加功率密度或冲击次数,衍射峰不同程度向右偏移和宽化。2)LSP处理后2060铝锂合金的显微硬度显著提升,表层的残余应力由未强化处理的拉应力转变为压应力;增加功率密度或冲击次数不仅提高了合金表面的残余应力和显微硬度,同时还加深了残余应力层和硬化层的深度。增加功率密度后合金表面的显微硬度与原始样品(151HV0.1)相比最高提升了21.5%。残余压应力从165.7 MPa（LSP-3-A）上升到280.6MPa（LSP-7-A）。增加冲击次数后合金表面的显微硬度最高提升了约28%,硬化层深度达到1.4 mm。表面残余压应力从一次冲击的213.7 MPa升高到三次冲击后的347.1 MPa。3)随着功率密度或冲击次数的增加,2060铝锂合金的摩擦系数和磨损率逐渐降低。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损,而冲击强化后样品的磨损机制主要为氧化磨损、磨粒磨损和粘着磨损。增加功率密度或冲击次数后合金的疲劳寿命均出现先增大后减小的趋势。当功率密度为4 GW cm-2时,样品的疲劳寿命由于激光冲击处理引入的表面残余压应力以及强化后所导致的高密度位错和表面硬化的协同作用下达到最高值（6.00×10~4循环次数）,约为原始样品的2倍。4)随着功率密度的增加,2060铝锂合金的腐蚀电流密度逐渐降低,而随着冲击次数的增加,铝锂合金的腐蚀电流密度则呈相反变化趋势,但总体仍略高于原始样品的腐蚀电流密度。原始样品的电化学阻抗谱也表现出与极化曲线相似的规律。这表明激光冲击强化后铝锂合金在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性略有下降。
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