摘要:

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1.文章导读

近期，空军工程大学李应红院士、周留成教授课题组在《极端制造（英文）》期刊上发表了题为“Review of short-to-ultrashort pulsed laser shock peening research: mechanisms, processes, and applications”的文章，系统梳理了激光强化技术从纳秒到飞秒发展过程中的技术原理、工艺创新和应用情况，并提出未来发展方向，为关键部件的高性能制造提供了重要参考。
2.图文解析
本文系统综述了激光强化技术从纳秒到飞秒的研究进展。纳秒激光强化技术，具有高能、低频、大光斑等特点，在约束层和吸收层作用下可诱导产生数GPa冲击波压力，通过形成梯度残余压应力层/微观组织结构，实现金属材料的高性能抗疲劳制造；飞秒激光强化技术为团队2020年在国内创新开展的工作，该技术具备百GPa级冲击波压力、微米级应力场精细调控、超高重复频率、无需约束层与吸收层等优势，已实现不足1mm厚的超薄件强化，变形极小可满足多型号装机要求。在此基础上，团队进一步提出微结构超快激光冲击波抗疲劳强化技术，提出飞秒激光在减材过程中同步激发超高压冲击波调控性能，通过诱导形成的残余压应力与晶粒细化提升疲劳性能，实现功能微结构与抗疲劳一体化制造。

图1 激光强化技术发展：从短脉宽(纳秒)到超短脉宽(飞秒)。主要内容：(1) 综述了国内外纳秒激光强化技术特点，涵盖大能量及无吸收层两类纳秒激光强化技术，并总结了双面激光强化、多能场辅助及混合工艺等创新方向。团队自2004年起系统开展研究，相关技术已在多型飞机、发动机等部件上实现抗疲劳的工程应用。

图2 能场辅助纳秒激光强化技术。(2) 综述了国内外飞秒激光强化技术原理和特点。国外美国、日本、新加坡等单位主要围绕飞秒激光强化模型、强化性能和装备样机进行研究。团队在国内同步开展，在超快激光冲击波调控、强化机理、服役性能和系列装备研发等方面取得进展。其中，超薄导管经该技术处理后，实现了抗疲劳与耐磨损的协同提升，旋弯疲劳寿命提升4倍；超薄传动膜盘通过该技术实现了低变形抗疲劳调控，解决了以往型号研制中更改材料、加厚构型、喷丸强化变形都未解决的问题，成为该部件强化的重要解决方案。

图3 超快激光强化在超薄件上的试制或应用。此外，团队首创了“激光锻打印”技术，将超快激光强化（锻打）与激光粉末床熔融（熔化）原位协同，实现了成形与强化的同步。该技术已在钛合金、铝合金、高温合金等多种材料上得到验证，可提升试件的综合力学性能，为高性能、低应力、高表面质量的增材制造提供了创新解决方案。

图4 激光锻打印技术。
3.总结与展望
本综述以激光脉宽为主线，系统梳理了从短脉宽（纳秒）到超短脉宽（飞秒）激光强化机理与工艺创新，总结了各类技术的典型应用场景。未来需进一步揭示深层强化机理、构建精准预测模型、发展多场耦合新工艺并研发智能化装备，以推动高端部件的高性能制造。

图5 激光强化技术未来展望。