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通过高能脉冲激光喷丸实现航空航天用铝基增强复合材料表面微结构化

DOI：10.1016/j.matpr.2017.11.359 期刊：Materials Today: Proceedings 出版年份：2018 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 铝（Al）复合材料因其较高的比强度、延展性和可成形性而具有广泛的工程应用价值。然而在多种应用场景中，硬度、耐腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性等力学性能是近表面区域的基本要求。这类局部改性在不影响整体材料的前提下，可通过各种表面处理工艺实现。激光冲击强化是一种先进的表面工程技术，已成功应用于改善材料的表面形貌和微观结构。本研究聚焦于通过激光冲击技术提升SiC和氧化锆增强Al7075复合材料的表面性能。采用光学显微镜、能谱分析、扫描电子显微镜（SEM）及显微硬度测试评估硬化层表面完整性，系统总结了铝合金复合材料的工艺参数、所得微观结构以及激光冲击对表面性能的影响。研究结果表明，激光冲击对铝合金复合材料表层的最终状态具有显著影响。
作者： Ranjith Kumar G，Rajyalakshmi G，Vijaya Kumar Manupati
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过激光喷丸技术改善SiC和氧化锆增强Al7075的表面性能。

研究成果

对AMC样品进行的各项测试结果表明，随着增强相含量的增加，基体性能呈现上升趋势。与其它试样相比，含有2wt.%碳化硅和6wt.%氧化锆的复合材料表现出最高的硬度、抗拉强度和冲击强度，这主要归因于较硬的碳化硅和氧化锆颗粒的存在。硬度是承受重载部件的重要性能指标。经无涂层激光喷丸处理后，2wt%碳化硅和6wt%氧化锆复合材料的表面显微硬度从148HV提升至251HV?？帕Ｔ銮肯嗵岣吡寺粱寮案春喜牧系南晕⒂捕?。尽管激光喷丸会产生表面粗糙度，但与喷丸处理相比其程度最低。通过采用最佳激光参数的涂层激光喷丸工艺，可进一步控制表面粗糙度。扫描电镜分析揭示了激光喷丸过程中形成的微观相，增强相在基体中的均匀分布是表面显微硬度提高的原因。

研究不足

金属基复合材料(MMCs)的关键缺陷在于其制造成本限制了实际应用，而铝材表面相关性能不佳也严重制约了其进一步或直接使用。

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