激光冲击强化对6061-T6铝合金力学性能和微观结构的影响

摘要： 对6061-T6铝合金进行了激光冲击强化（LSP）处理，并采用残余应力分析、表面粗糙度、维氏显微硬度、拉伸试验、X射线衍射（XRD）分析、透射电子显微镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）等多种表征技术，细致研究了LSP后参数对力学性能和微观结构演变的影响。处理后获得了约1500微米深度的加工硬化层，截面显微硬度显著提高达33.04%。激光冲击试样中诱导产生了最大达-273 MPa的有益压应力，其整体效应集中在沿有效深度区域约100微米深度范围内。通过XRD图谱分析观察到LSP后出现第二相Mg5Si6（β?）析出物，并伴随峰宽化和向更高2θ角度的峰位偏移，这与显微硬度测试结果相互印证。LSP试样中高角度晶界（HAGBs）比例增加，其影响在残余应力分布中得以体现。Mg5Si6（β?）析出物与LSP过程中剧烈塑性变形导致的密集位错密度共同被认为是改善LSP试样力学性能的关键因素。应变硬化、第二相析出物、峰宽化、位错密度增加以及HAGBs比例提升的综合作用，在LSP试样的力学性能和微观结构特征中均得到体现。研究结果经详细讨论并显示出强烈的相互关联性。