激光冲击强化技术在核电领域的研究进展.pdf

Citation format:CAI Zhenbing,ZHOU Longlong,YU Yanqing,et al.Research progress of laser shock peening technology in nuclear power equipmentJJ.引用格式：蔡振兵，周龙龙，俞延庆，等激光冲击强化技术在核电领域的研究进展 中国表面工程，2 0 2 4，37(1)：41-58.Feb.CHINASURFACEENGINEERING20242024年2 月Vol.37No.1面国中表第37 卷第1期程doi:10.11933/j.issn.1007-9289.20230403003激光冲击强化技术在核电领域的研究进展蔡振兵1周龙龙1俞延庆1方修洋1余施佳1周留成何卫锋李国杰3何艳磊3（1.西南交通大学摩擦学研究所成都610031;2.空军工程大学等离子体动力学重点实验室西安710038;3.西安天瑞达光电技术股份有限公司西安710077)摘要：激光冲击强化技术属于改善金属性能的重要表面形变强化技术，因其独特的技术优势在航天及船舶领域获得广泛应用。随着科技的发展研发出多种激光冲击强化技术，并逐渐开始在核电装备领域获得应用，然而针对该技术在核电领域的研究进展缺乏系统的综述。先通过介绍不同表面形变强化技术，叙述激光冲击强化技术的发展，阐述激光冲击强化机制，最后综述激光冲击强化技术在核电领域的应用研究进展。总结发现，激光冲击强化技术可有效改善核电领域材料力学、摩擦磨损及腐蚀性能，但传统和添加辅助手段激光冲击强化技术受约束层和吸收层影响较大，无涂激光冲击强化技术对金属易产生热效应，飞秒激光冲击强化影响层浅且强化效果差，不同工艺技术在核电领域提升摩擦磨损性能研究较少。对不同工艺激光冲击强化机理及在核电领域材料不同性能的提升进行深入研究，为进一步提升激光冲击强化技术在核电领域材料的应用提供理论基础，可为核电领域关键装备进行强化、提升核电装备运行寿命提供参考。关键词：激光强化；核电装备；摩擦磨损；腐蚀；极端环境；先进制造；中图分类号：TN249Research Progress of Laser Shock Peening Technology inNuclear Power EquipmentCAI ZhenbingZHOU LonglongYU YanqingFANG Xiuyang1YU Shijia lZHOU LiuchengHE WeifengLI Guojie 3I22HEYanlei3(1.Tribology Research Institute,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China;2.Science and Technology on Plasma Dynamic Laboratory,Air Force Engineering University,Xian 710038,China;3.Xi an Tyrida Optical Electric Technology Co.,Ltd.,Xi an 710077,China)Abstract:Nuclear power is an effective method of generating electricity to address energy shortages and environmental degradation.However,nuclear power safety has been a lifeline for the development of nuclear energy.Materials in nuclear power fields remain inextreme environments and operate under complex stress states.Surface-strengthening technology is currently an important means ofenhancing the life of nuclear power equipment materials.Among them,surface deformation strengthening technology is consideredone of the most ideal strengthening methods owing to its advantages of not introducing new materials and the high bonding strength基金项目：国家重点研发项目（2 0 2 2 YFB3401901）；四川省科技项目（2 0 2 2 ZYD0029，2 0 2 2 JD JQ 0 0 19）。Fund:National Key Research and Development Program of China(2022YFB3401901);Science and Technology Program in Sichuan Province(2022ZYD0029,2022JDJQ0019).收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 3：修改日期：2 0 2 3-0 7-0 6；接受日期：2 0 2 3-0 9-11：上线日期：2 0 2 3-12-15。Received April 3,2023;Revised July 6,2023;Accepted in revised form September 11,2023;Available online December 15,2023.China Surface Engineering,2024,37(1):41-58.42面表中程2024年国of the membrane base.The most widely used surface deformation strengthening technologies with high maturity include shot peening,rolling,and laser shock peening.Laser shock peening has the advantages of a precise and controllable process,a small effect on themetal surface roughness,no pollution,and a deeper impact layer.To reduce the limitations of its applications,laser shock peening hasbeen developed without coating and femtosecond laser shock peening by simplifying the process.In comparison,the impact layerobtained by conventional laser shock peening was deeper,but the surface roughness was the highest.Laser shock peening withoutcoating has a relatively small effect on the surface roughness of the metal but produces thermal effects,forming holes and cracks.Femtosecond laser shock peening has the smallest effect on the surface roughness but has the shallowest impact layer.Warm lasershock peening,cryogenic laser shock,and electric pulse-assisted laser shock peening have been developed to improve thisstrengthening effect.Through this review,it was deduced that auxiliary means to enhance the strengthening effect are mainly used intraditional laser shock peening.There has been no targeted research on improving the effect of laser shock peening without coating orfemtosecond laser shock peening.The mechanism of laser shock peening is mainly related to the stacking fault energy of the material.The low stacking fault energy metal grain refinement mechanism is dominated by deformation twinning.The high stacking faultenergy metal grain refinement mechanism was dominated by the dislocation slip.Currently,the application of nuclear power fields isprimarily for basic research on nuclear power materials.Two different strengthening mechanisms are used to improve the mechanicalproperties of materials commonly used in nuclear power generation.One is the enhancement of the material hardness caused by grainrefinement.The other is not grain refinement but a large number of dislocations owing to the material hardness enhancement.Theimprovement in the wear and corrosion resistance of materials commonly used in nuclear power generation is mainly due to grainrefinement and the generation of large residual compressive stresses on the material surface.Through this review,it was deduced thatthe current research mainly focuses on the in-depth theoretical study of materials and less on the application of practical components.The effects of different processes of laser shock peening on the material performance improvement mechanism are not clear enough,and still need to be coupled with experiments and simulations to verify and reveal the strengthening mechanism.This paper mainlyreviews research progress in the field of nuclear power and provides an outlook on the future development direction of laser shockpeening in the field of nuclear power to provide a solid theoretical foundation for the laser shock peening with the aim of improvingthe application of laser shock peening in the field of nuclear power.Keywords:laser shock peening;nuclear power;friction and wear;corrosion;extreme environment;advanced manufacturing1前言核电是一种清洁、环保、低耗的新能源，是当前解决能源短缺和环境恶化双重压力的有效发电方式。自19 51年12 月美国首次成功使用核能发电以来，世界核电站发展经历了开发、发展、受阻、复苏四个阶段 2-4。截至2 0 19 年核能发电量占全球总发电量约10%，占低碳发电量1/3 5。近年来，随着我国的科技发展，秉持可持续发展战略，2 0 19年全年发电量占全国发电量4.8 8%。2 0 2 2 年，我国在运核电机组54台，在建2 3台，处于全球领先地位 5-6 虽然核电能解决能源短缺和环境恶化问题，但核电站核安全仍是发展核能的前提和生命线，19 9 7年美国三哩岛核事故、19 8 6 年苏联切尔诺贝利核事故及2 0 11年日本福岛核事故向各国敲响了警钟 7 。由于核电领域材料多在极端环境和复杂受力状态下工作，材料的磨损和腐蚀失效严重 8-10 ，通过表面改性提高金属耐腐耐磨性成为国内外持续关注的热点1-12 。针对核电领域材料的磨损和腐蚀失效，国内外学者研究发现可通过表面改性提升材料性能。MAIER等 13 通过冷喷涂技术在燃料包壳管表面制备Ti2AIC涂层，显著提高燃料包壳管的耐腐蚀性和耐磨性。DABNEY等 14 通过制备FeCrAI涂层，发现该涂层相较于燃料包壳管基体耐磨性提高了34倍。周大勇等 15 采用激光合金化在Inconel625合金表面制备出WC-TiC合金化层，耐磨性提升4.1倍。综上所述，通过引入涂层可以改善核电领域材料耐磨和耐腐蚀性，提高材料使用寿命。但膜基结合性一直是阻碍涂层技术应用的关键，因此采用表面形变强化技术提升核电领域材料使用寿命成为国内外研究热点 16-17 。表面形变强化具有不引入其他材料、膜基结合强度高等优势，是目前被认为最理43蔡振兵，等：激光冲击强化技大核电领域的研究进展第1期想的强化手段之一。2表面形变强化技术随着科技的发展，表面形变强化技术在实际中逐渐得到应用 18-19 。目前研究、讨论、应用最广的包括喷丸（Shotpeening，SP）、滚压（Rolling）、激光冲击强化（Laser shockpeening，L SP）等技术，其原理是通过在材料表面引入残余压应力，形成硬化层，细化表面和近表面晶粒，协同作用改善金属各项性能 2 0-2 ,喷丸强化是采用球形弹丸高速撞击金属表面，引入残余压应力，使金属表面形成一定厚度的强化层，以达到金属强化的技术 2 0.2 3，加工示意图如图1a所示。滚压强化原理是利用滚轮对金属表面进行滚压，使金属表面发生塑性变形，填充金属表面因加工工艺而存在的凹陷中，从而降低金属表面粗糙度，消除凹陷产生的应力集中，引入残余压应力，进而提升金属的各项性能 2 42 5，其原理示意图如图1b所示。在传统喷丸和滚压的基础上，延伸出微喷丸 2 6 、强力喷丸 2 7 、超声滚压 2 8 、超声振动滚压 2 9 等多种强化技术。目前，喷丸强化和滚压强化广泛应用在航空航天、核电站及船舶领域。但两种强化技术的劣势也尤为突出。喷丸强化技术噪声大；会对环境造成粉尘污染；受弹丸直径的大小的影响，易造成强化层不均且不能有效撞击精密零件表面。滚压强化技术一般只适合平面和回转体零件，对于结构复杂的精密零件难以实现强化加工。激光冲击强化原理是利用高能脉冲激光束辐照金属表面，金属表面涂覆的吸收层快速吸收激光能量，发生等离子体气化，形成的等离子体团进一步吸收激光能量，形成更大压强的等离子团，在约束层的作用下发生爆炸，生成等离子体冲击波，使金属表面发生塑性变形，引起晶格位错、晶粒细化等，在表面产生残余压应力，从而实现金属的表面强化 30，其工作原理示意图如图1c所示。与喷丸和滚压技术相比，激光冲击强化技术具有以下几点独特的优势：激光光斑大小和作用点精确可控，加工复杂结构零件精度更高；激光冲击强化诱导金属表面塑性变形，对金属表面的粗糙度影响较小，对加工薄壁件更有优势；激光技术是一种新型环境友好型技术，在加工过程中对环境无污染；激光冲击强化可以引入更深硬化层及更大幅值的残余压应力 31。Surface(a)Shock peeningFreeSurfacerolling(b)RollingSurfaceAbsorbingConfininglayerlayer(c)Laser shock peening图1几种典型表面形变强化技术示意图Fig.1 Schematic diagram of some surfacedeformation strengthening technology3激光冲击强化技术的特点3.1激光冲击强化技术分类图2 为激光冲击强化技术发展过程。自2 0 世纪60年代发现脉冲激光波以来，激光冲击强化技术经过7 0 年左右发展主要分为以下两个阶段。第一阶段为19 6 3一19 9 0 年（兴起阶段）。19 6 3年美国电气公司White首次对脉冲激光在金属材料中冲击波和塑性变形进行探索 32 。直至19 7 2 年美国巴尔特哥伦布实验室的FAIRAND等 33 研究发现激光诱导冲击波可以改善7 0 7 5铝合金屈服强度，随后FAIRAND等 34 于19 7 6 年建立了约束层和吸收层的典型强化模型，基于此模型激光冲击强化技术在不同领域得到应用。第二阶段为19 9 0 至今（快速发展阶段），在此阶段，针对工艺优化和增强强化效果的研究得到国内外学者的深入讨论。传统的激光冲击强化采用纳秒激光且具有吸收层和约束层，并且吸收层和约束层的种类对金属的强化效果也具有一定的影响 35-7 。44面中表2024年程国2019Peak pressuremodel20112010Absorbingand2009EP-LSPconfininglayersCLSPMechanical19971propertychangeWLSP11Discoveryelastic11FS-LSP11waves11990-1976LSPWC1972119601963 197019801990200020102020YearEmergencestageRapiddevelopment stage图2 激光冲击强化技术发展Fig.2Development of laser shock peening technology1997年日本科学家SANO等 38 针对水下工作环境材料的表面应力状态进行改善，首次提出去除吸收层的无涂层激光冲击强化技术（Laser shockpeening without coating，L SPw C)。无涂层激光冲击强化技术是激光能量较小，且在加工过程中仅保留约束层的激光冲击强化技术。2 0 0 9 年日本科学家NAKANO等 39 首次提出将激光直接引入材料表面的飞秒激光冲击强化技术（Femtosecondlasershockpeening，Fs-L SP）。飞秒激光冲击强化是激光脉宽达到飞秒级，且在加工过程中可去除约束层和吸收层的激光冲击强化技术。由于其脉宽极短，可达飞秒级，可以直接照射在金属材料表面，诱导冲击波进入金属内部，并且产生的热对金属影响极小，金属表面所受形变也很小 40 。2010年华中科技大学叶畅教授团队于美国 41 首次提出热辅助激光冲击强化技术（Warmlasershockpeening，WL SP)。热辅助激光冲击强化技术是在传统技术基础上增加一个温度控制系统，可以实现金属在高温下接受激光冲击强化。在高温作用下，金属产生高密度位错、均匀位错排列和高密度纳米级析出相。高温可以促进金属的动态应变时效，进而提高金属微观结构的稳定性，从而提高循环加载过程中构件表面压残余应力和表面硬度的稳定性 42-4。次年该团队提出深冷辅助激光冲击强化（Cryogenic laser shock peening，CL SP)。采用液氮对金属进行深冷处理，使金属处于深冷环境，然后进行激光冲击强化 44。在深冷温度的诱导下，金属的弹性模量提高，在激光能量不变的情况下，塑性应变及塑性变形层深度随着材料弹性模量和动态屈服强度的提高而有所下降，而深冷激光激光冲击所引起的塑性应变饱和值大于传统激光冲击，因此深冷温度下激光喷丸诱导的残余压应力幅值更高 4-46 。2 0 19 年美国科学家ZHANG等 47 提出脉冲电流辅助激光冲击强化技术（Electricpulse-assisted laser shock peening，EP-L SP)。其原理是将金属通电，给金属施加脉冲电流，同时进行激光强化。在电流的作用下，电流焦耳热效应会使金属的流变应力下降，再加上激光冲击强化的作用，金属表面的残余应力得到重新分布，硬化层深度更深，表面硬度更高 48 。图3为不同类型激光冲击强化技术示意图。随着科技发展，以上技术在航天、核电及船舶领域也开始被逐渐应用 49-50 。不同类型的激光冲击强化技术的优缺点也较为明显。YU等 51 对比了传统LSP、L SPw C和Fs-LSP对GH4169合金表面形貌和影响层深度。图4为传统LSP、L SPw C和Fs-LSP处理后的金属表面和和截面硬度云图。由图4可以看出，无涂层激光冲击强化合金表面烧蚀较为严重，传统激光冲击强化和飞秒激光冲击强化技术金属表面无烧蚀影响。还可以看出，传统激光冲击强化影响层深度最深，飞秒激光冲击强化影响层较浅为10 0 m以内。金属热效应和影响层浅限制了其应用。45蔡振兵，等：激光冲击强化技术在核电领域的研究进展第1 期8808000800888080888830808800008888888880E18808080888888808888880880908LSPLSPwCFs-LSPWLSPCLSPEP-LSP十AbsorbinglayerConfining layerTarget materialTemperaturecontrol systemLiquidnitrogenElectropuling3882808880888388888088888388888898886888888888839888880883888888888880880088E图3不同类型的激光冲击强化技术Fig.3Varied types of laser shock peening techniquesMicrohardness/HVo.20540.0200520.0400un/ndoa500.0600800480.01cm21000460.01200440.01.400200um420.016000100200300400500Width/um(a)LSPMicrohardness/HVo.20540.0200520.0400un/uidaea500.0600800480.01cm1000460.01200440.01400200m1600420.00100200300400500Width/m(b)LSPwCMicrohardness/HVo.207540.0200520.0400600500.0800480.001cm1000460.01200440.01400200um420.016000100200300400500Width/m(c)Fs-LSP图4不同类型激光冲击强化后的光镜形貌和截面硬度图 51 Fig.4 Optical microscope morphologies and microhardnessmaps along depth after various LSP treatments51通过添加辅助手段对强化效果进行增强，图5显示了不同类型激光冲击强化后的截面硬度分布，由图可以看出，辅助手段虽然各不相同，但增强效果均较为明显，硬度和影响层深度明显得到提升。热辅助激光冲击强化后金属硬度和影响层深度随着温度的升高而升高，主要是由于温度越高使得材料软化，弹性模量降低，因此硬度明显提高。同时，温度升高，材料阻尼降低，激光在材料内部延深度进一步传播，因此硬化层深度进一步提升 52 。虽然通过添加辅助手段可以显著提升强化效果，但是以上技术也存在一定劣势。首先是设备更加复杂，成本更高。然后是约束层材料，传统激光冲击强化可采用水等作为约束层，添加辅助手段的激光强化技术主要采用不同型号的玻璃作为约束层，虽然玻璃相比于水效果更好，但是在加工复杂结构件时适用性更低。最后是吸收层材料，传统激光冲击强化可采用乙烯基胶带等作为吸收层，添加辅助手段的激光强化技术主要采用铝箔材料，加工环境限制了吸收层材质的选择。因此后续针对添加辅助手段在实际工况中的应用需进一步推广，对限制手段进一步改进，推进激光强化技术在极端环境工况下的应用。3.2激光冲击强化机制激光冲击强化技术虽然得到广泛的关注和研究，但其强化原理都是借助激光诱导金属表面发生塑性变形，引入残余压应力，进而提升金属性46面中表2024年程国能。金属发生塑性变形的形式由晶粒细化机制主要分为位错滑移和形变李生，不同的金属晶粒细化机制也不同。有研究表明，晶粒细化机制主要与金属的层错能有关。低层错能金属晶粒细化机制以形变李晶为主。在激光冲击强化过程中，低层错能金属晶粒细化过程主要分为以下几个部分。图6 a为激光冲击强化低层错能金属晶粒细化形成示意图 54。首先，激光作用在金属表面，位错带之间发生剧烈的相互作用，产生应力集中区域，促进表面产生形变李晶；其次，随着金属的进一步塑性变形，位错密度进一步增加，位错线和位错胞开始形成；再次，随着金属塑性变形的进一步加剧，位错密度在达到一定值后，位错开始在形变李晶内部重新排列，形变李晶转变为二次李晶；最后，当累积到一定程度的塑性变形后，李晶之间开始交错，最终将较大的晶粒分化为细小的均匀晶粒。高层错能金属晶粒细化机制以位错滑移为主。图6 b为激光冲击强化高层错能金属晶粒细化形成示意图 。首先，当激光作用在金属表面，金属开始发生塑性变形并产生大量位错。然后，随着塑性变形的进一步增加，位错堆积形成位错壁；其次，当塑性变形到达一定程度时，位错开始灭和重新排列，形成亚晶界。最后，形成清晰地多边形亚晶结构。500400390Untreated390480-25-Untreated380LSP200380LSPEP-LSP460+-250-CLSP370370300440360360420350350340400340330380320330360310L320L0200400600800100020040016000100200300400500020406080100Depth/mDepth/mDepth/m(a)WLSp52(b)CLSP53(c)EP-LSp47图5不同类型激光冲击强化后的材料截面硬度分布Fig.5Microhardness maps along depth after various LSP treatmentsStat e(IState(Il)State(I)State(IV)DislocationMTSecondarytwins(a)Low stacking fault energy meta54(b)Medium-high stacking fault energy metals5图6 激光冲击强化诱导金属晶粒细化形成示意图Fig.6Schematic diagram of laser shock peening induced metal grain refinement process4激光冲击强化技术在核电领域的应用核电作为清洁高效低碳能源对优化我国能源结构、保障能源安全具有重要意义。随着激光冲击强化技术的不断发展及研究学者的深入研究，该技术不仅在航空航天领域应用广泛，针对极端苟刻环境下的核领域用各种奥氏体不锈钢、镍基合金等材料，也进行了大量强化研究。在提高核领域材料的硬度和残余应47蔡振兵，等：激光冲击强化技术在核电领域的研究进展第1 期力、摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能方面国内外学者进行了大量研究。图7 显示了核电装备领域核心部件及其失效形式。传热发生器和蒸汽发生器是核电装备核心部件，其受力和失效形式复杂多样，采用激光冲击强化技术对其进行强化具有重要意义。除传热发生器和蒸汽发生器外，还有蒸汽涡轮叶片及一回路水中合金及其焊缝等核心零部件在工作过程中的失效，也可采用激光冲击强化技术提高其服役寿命，保障核电安全。SteamPressurizerTurbineDynamoControl rodWaterWaterFuelCoolingwaterWaterpumpTreaterControlU-tuberoddamagewearClad tubewearandcorrosion图7 核电装备领域核心部件及其失效形式（以压水堆为例)Fig.7Core components and their failure modes in nuclear power equipment field(pressurized water reactor)4.1力学性能由于激光诱导冲击波会导致金属塑性变形，晶粒细化，并引入表面残余压应力，因此金属材料表面和近表面的硬度和残余应力提升较为显著。在核领域中，材料的硬度和残余应力具有重要意义。YAN等 56 针对核极高温反应度氧化物常用材料3 0 4奥氏体不锈钢进行了激光冲击强化，并研究了冲击次数对3 0 4奥氏体不锈钢的硬度和残余应力影响，研究发现，激光冲击强化可以有效提高OSD304钢的残余压应力和硬度，并随着冲击次数的增加表面残余应力由-2 9 MPa提升至-3 6 9MPa，表面纳米硬度由4.1 GPa提升至4.6 GPa，提升1 2%。同时，ZHOU等 57 研究发现同样的影响规律，随着冲击次数的增加，硬度和残余应力均有改善，如图8 a和8 b所示。硬度和残余应力的提升主要归因于金属经过激光冲击，表面发生塑性变形，生成大量位错，随着冲击次数的增加，位错逐渐累积，因而产生机械李晶，晶粒得到细化，如图8 c所示。然后针对激光冲击强化次数影响硬度和残余应力的变化规律，也有研究发现不同的变化规律。WANG等 58 通过研究不同激光冲击强化次数增强ANSI316L不锈钢的硬度和残余应力发现，经过激光冲击强化后的ANSI316L不锈钢表面显微硬度和残余应力获得明显改善，随着冲击次数的增加硬度提高了约2 8%，但残余应力在一次激光冲击强化后约为-1 9 7 MPa。两次冲击和三次冲击分别下降了1 3.7%和1 6.4%。图9 为激光冲击强化后ANSI316L不锈钢截面EBSDIPF/IQ图。由图9 可以看出，随着激光冲击强化次数的增加，ANSI316L不锈钢表面没有发生明显的晶粒细化，硬度的提高是因为激光冲击诱导表面产生的位错。残余压应力的降低的原因包括以下方面：当冲击次数增加时，位错密度由于位错的潼灭和重排而降低，导致晶格畸变减小，在此过程中，一些残余压应力被释放。通过增加冲击次数，由于加工硬化，残余应力饱和发生在材料表面。在一次激光冲击强化过程中，侧向变形受周围环境的弹性约束。2024年面48中表国程因此，当激光与材料停止相互作用时，变形体积恢复到原来的尺寸，就会产生一个双轴压缩应力场。当进行多次激光冲击强化时，表面物质有一定的塑性流动。材料的塑性流动会在表面产生一些拉性残余应力。压应力和拉应力的共同作用使之前形成的表面压残余应力减小。KALAINATHAN等 59 采用无涂层激光冲击强化技术对ANSI316L进行强化处理后也观察到类似的残余应力演变规律。综上所述，在奥氏体不锈钢上进行多次冲击时，表层硬度和残余应力的演化非常复杂，因此在此后研究过程中需通过有限元仿真对激光冲击强化过程中金属表层硬度和残余应力的演变规律。0No impact-100-2001 Impact-3003 Impacts-400-50000.40.81.21.6Depth/mm(a)Residual compressive stress along the depth2902804270F日4m 1 Impact260F43Impacts250本本240本2304220No impact本21002004006008001000Depth/m(b)Microhardness along the depthWithoutLsp50um50um3.impactsAB10m10um(c)Phase distribution and grain orientation with withoutLSPand3shock图：激光冲击强化3 0 4不锈钢表层残余压应力、硬度和微观组织的演变 57 Fig.8 Evolution of residual compressive stress,hardness,andmicrohardness in surface layer of 304 SS after LSp57unoo1unoo1unoolunool11100110100100(a)IPEofsingleLSP(b)IQ of single LSP(c)IPEofdoubleLSP(d)IQofdoubleLSP(e)IPEoftripleLSP(f)IQoftripleLSP图9 7不同强化次数后3 1 6 L不锈钢截面EBSDIPE/IQ图 58 Fig.9Cross-sectional EBSDIPE/IQ diagram of ANSI 316L stainless sel afer varied aser shock peening cycles849蔡振兵，等：激光冲击强化技术在核电领域的研究进展第1 期除以上介绍的不锈钢材料，各国学者针对激光冲击强化核电领域其他材料的硬度和残余应力也有大量研究，如表1 所示。经过强化后材料的力学性能得到明显改善。综上所述，采用激光冲击强化技术对核电领域材料的硬度和残余应力均有不同程度的改善，表明了激光冲击强化技术在核电领域增强材料硬度和残余应力具有重要作用。但通过改变冲击次数对金属材料硬度和残余应力的研究仍需进行深入研究与讨论。表1不同激光冲击强化技术对核领域材料硬度和残余应力的影响Table11Effect of different laser shock peening techniques on the hardness and residual stress of materials in the nuclear fieldTechnologyMaterialsResidual stress/MPaHardness increase ratio/%Refs.AISI321steel-5097.960 LSwPSAE9254springst