无涂层激光喷丸铝合金

疲劳寿命增 157.9%

一种经无涂层激光喷丸处理的电弧增材制造铝合金，表面引入残余压应力并显著提高位错密度，从而同步提升硬度、抗拉强度和高周疲劳寿命。

Bo, Zheng · Zhang, Zhanfei · Yang, Guang · Shuzhao, Lan · 贺炜 · 谢惠民

Materials Characterization 2026

参数信息

表面残余压应力

-92.5 MPa

位错密度（初始）

1.68 ×10¹³ m⁻²

位错密度（喷丸后）

3.41 ×10¹³ m⁻²

孔隙率降低幅度

29.4 %

维氏硬度提升幅度

43.8 %

抗拉强度提升幅度

7.8 %

高周疲劳寿命提升幅度

157.9 %

技术优势

疲劳寿命大幅延长

残余压应力和高密度位错阻碍裂纹萌生和扩展，使高周疲劳寿命提高 157.9%。

无需额外涂层

该工艺利用铝合金表面自身电离形成等离子体，省去了传统激光喷丸中的牺牲涂层步骤，简化了工艺。

引入压应力强化

在材料表面有效引入 −92.5 MPa 的残余压应力，抵消增材制造产生的拉伸应力，降低开裂风险。

应用场景

• 增材制造铝合金构件：消除增材制造铝合金的残余拉应力和孔隙，提升整体力学性能。
• 疲劳关键结构：残余压应力显著延长疲劳寿命，适用于承受循环载荷的部件。
• 航空航天铝合金零件：提高疲劳性能和强度，满足航空航天结构件可靠性要求。
• 轻量化机械部件：在保持轻量化的同时提升强度，减少材料用量和结构重量。