液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效的优质能源在汽车、发电、化工、机械工业等领域得到越来越广泛的应用,低温泵是转储液化天然气的关键装备,其长期服役于低温环境,低温脆断是其叶片的主要失效形式,目前国内大型LNG低温泵长期依赖进口。开展LNG低温泵关键制造新工艺与新技术研究是当前科学研究和技术发展的热点和前沿。　　 本文基于激光冲击强化机理与脆性断裂机理,以低温泵叶片材料2Cr13不锈钢作为研究对象,提出利用激光冲击处理工艺及热处理与激光冲击处理复合工艺研究2Cr13不锈钢常温和低温环境下的冲击韧性,并分析残余应力、金相组织和断口形貌的变化。本文主要研究工作如下:　　 首先,论述了激光冲击强化的机理与脆性断裂的机理,提出了利用激光冲击强化技术改进材料脆性断裂韧性的技术思路。　　 在此基础上,采用激光冲击处理工艺对2Cr13不锈钢进行了表面改性处理,探讨了激光冲击处理工艺对2Cr13不锈钢常温和低温下冲击韧性的影响规律。研究表明:激光冲击后2Cr13不锈钢表面后,表层发生塑性变形,表层的晶粒出现碎裂现象,其断口特征虽为沿晶断裂;激光冲击后增加了韧窝,提高了冲击韧性;在冲击区域表面形成了残余应力层,在一定的激光功率密度范围内,残余压应力随激光功率密度的增大而增加;随着激光功率密度的增加,常温和低温的冲击韧性先增加后减少。　　 最后,开展了热处理与激光冲击处理复合工艺对2Cr13不锈钢常温和低温下冲击韧性影响的实验研究。研究表明:热处理和激光冲击复合后可以明显提高2Cr13不锈钢在常温和低温的冲击韧性;淬火温度940℃,回火700℃与激光冲击复合的试样测试冲击韧性明显优于其它温度的试样,观察该温度下试样的金相组织,组织细密,其残余应力比其他两种方式的残余应力值要稍高,这两者是提高试样韧性性能的主导因素;冲击后的断口断裂方式为准解理与韧窝混合型断裂。