激光冲击强化(Laser Peening,LP)作为先进的表面强化技术,利用冲击产生的高应变率动态冲击波作用于材料表面,引起强烈的塑性变形,大幅度地提高了材料的机械性能和力学性能,其强化效果具有优异的高温稳定性。高温合金是制造航天航空涡轮发动机的重要材料,为进一步提升其高温力学性能,采用激光喷丸技术对材料进行强化。本文以IN718镍基高温合金为研究对象,针对航空航天发动机热端零部件面临的高温服役问题,研究材料内部位错亚结构转变与宏观力学性能的相互联系,分析强化区内晶粒组织、位错组态和强化相的高温演变规律,最终探索激光喷丸IN718合金的高温强化机制。主要研究内容如下:(1)本文以激光喷丸强化理论为基础,并结合Zener-Wert-Avarmi经验模型,分析高温下激光喷丸诱导的残余应力松弛机理。此外,根据位错动力学和IN718合金的材料特性,研究激光喷丸诱导的细晶强化和位错强化效应在高温环境下的变化规律,最终探究激光喷丸IN718镍基合金的微观组织高温演变机理。(2)开展激光喷丸后的IN718合金高温保持和高温拉伸试验,基于IN718合金的高温材料特性,分析不同温度环境下试样表面的残余应力松弛行为、显微硬度变化趋势和高温拉伸性能,系统地探索激光喷丸对于IN718合金高温力学性能的增益效果及其高温稳定性。(3)通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观测激光喷丸试样高温保持后的晶粒变化、位错特征及高温拉伸断口形貌,结合能谱仪(EDS)对高温析出相的检测结果,进而联系高温环境下激光喷丸IN718合金微观组织与宏观力学性能的内在关系。结果表明,激光喷丸带来显著的位错增殖和晶粒细化效果,高温下给强化相析出提供成核条件;高温保持过程中位错攀移晶粒长大,位错强化与细晶强化效果减弱,然而析出相不断增多导致析出相强化影响加大,两者呈竞争关系。在此基础上,提出激光喷丸强化IN718合金的高温强化机制。