航空飞机最关键部件是发动机,而我国的航空发动机制造技术是比较落后的,且无法从国外获取的。为了确保我国航空领域的安全性,航空发动机关键技术的研发是相当重要且紧迫的。镍基粉末高温合金FGH95可用来制造我国航空发动机的关键零件-涡轮盘。由于苛刻的服役环境和叶片榫齿的作用,涡轮盘榫槽易出现疲劳微裂纹而疲劳断裂。疲劳问题已经成为涡轮盘榫槽亟待解决的技术难题。传统喷丸处理存在残余压应力层浅、表面微损伤、漏喷等问题,没有能够有效地解决疲劳问题。激光冲击强化（Laser Shock Processing,LSP）是一种优异的表面强化处理技术,是能够有效解决这技术难题的有效手段。公开的文献只报道了美国GE公司通过LSP处理大发动机叶片榫头的研究,没有关于空间结构复杂且狭窄的小发动机（直升机发动机）涡轮盘榫槽的LSP研究。本文在中国航发湖南动力机械研究所X项目资助下,开展了新型直升机发动机关键复杂结构件的LSP研究,取得了以下研究成果:（1）首次以某国产直升机发动机涡轮盘榫槽结构为研究对象,结合LSP系统的机器人离线编程软件,确定狭窄的榫槽结构的激光束可达性。研究入射角度、激光能量和冲击次数三种参数的LSP处理对涡轮盘用FGH95合金的表面完整性（表面形貌、表面粗糙度、残余应力和显微硬度）影响规律,为斜入射LSP处理的工艺参数选择提供指导,残余压应力最大值达-529.6MPa。（2）在以上研究基础上,针对LSP诱导产生的残余应力在各种载荷作用下将会松弛和重新分布的现象,研究了温度（大小和时间）、循环载荷（次数、大小和载荷比）、温度与循环载荷的双重处理对FGH95粉末合金LSP处理后的残余应力松弛影响的规律,构建了相关的残余应力松弛分析模型。旨在了解该合金经过LSP处理后在热载荷和循环载荷下的强化效果稳定性。（3）针对涡轮盘榫槽齿根部位容易出现拉伸疲劳开裂问题,研究LSP冲击次数和温度对拉伸疲劳性能的影响。LSP处理试样的常温拉伸疲劳寿命提升可高达108.8%;即使在高温下,拉伸疲劳寿命提升可高达68.6%。通过断口形貌分析揭示了强化机制。LSP诱导的残余压应力和微观组织,能抑制裂纹萌生并转移疲劳源区,减小疲劳裂纹扩展速率和疲劳条纹间距,增大瞬断区塑性变形。（4）由于叶片榫齿的高频振动接触,涡轮盘榫槽齿面部位接触面易出现微动磨损而疲劳断裂问题,研究LSP冲击次数和温度对微动疲劳性能的影响。LSP处理试样的常温微动疲劳寿命提升可高达103.0%;在高温下,微动疲劳寿命提升可高达68.5%。通过断口形貌分析,对比微动疲劳和拉伸疲劳试样的断口扩展区,揭示了接触垫的横向磨损将促进疲劳裂纹萌生;由于横向接触垫挤压力存在,微动试样塑性变形程度将增大,韧窝尺寸明显改变,类准解理平台出现,撕裂岭特征明显增多。微动疲劳寿命小于拉伸疲劳寿命。（5）采用最小二乘法分析仿真与实验的残余应力,修正了激光束平顶阶数,构建更匹配的平顶激光束诱导冲击波的压力分布模型;由于涡轮盘榫齿厚度薄和刚度差,采用等激光功率密度变脉宽的处理方式,将涡轮盘榫槽LSP有限元仿真与实验进行残余应力对比。结果显示,涡轮盘榫槽实验与有限元仿真的结果接近。等功率密度小脉宽的处理方式能保证涡轮盘榫齿表面强化效果,且减小应变量。