超聲波噴丸表面強化技術研究與應用進展

魯世紅 ， 吳天睿 ，高國強 ， 繆 偉 ，張新華

（1. 南京航空航天大學機電學院，南京 210016； 2. 中航工業西安飛機工業（集團）有限責任公司，西安 710089；3.中航工業北京航空制造工程研究所，北京 100024）

魯世紅

教授、博士生導師。從事飛機鈑金成形技術、塑性與超塑性成形技術、新型加工工藝與系統方面的教學/科研工作。主持了國家、省部級以及產學研等多個項目，獲國家科學技術進步二等獎1項，省部級科技進步一等獎1項、二等獎1項、三等獎3項，在國內外學術期刊和會議上發表40余篇學術論文。

表面強化技術是一種主要用來提高金屬件疲勞性能的表面改性技術，已在工業領域得到廣闊的應用。它利用沖擊力或擠壓力等形式的機械作用使金屬材料近表面區域產生局部的彈塑性變形，導致在材料表面產生了殘余壓應力，并使材料顯微結構發生改變，增強了其抵抗疲勞裂紋萌生和擴展的能力。

超聲波噴丸強化技術（Ultrasonic Shot Peening，USP）是目前最具有前景的金屬材料冷加工表面強化處理工藝之一，它不但克服了傳統噴丸的不足，且強化效果優于傳統噴丸，有更好的工藝可控性[1-2]。這項技術目前在很多工業領域普遍應用，例如航空航天、汽車、鐵路和橋梁結構[3-6]，這些領域所需的材料需要有很高的強度、疲勞壽命、磨損和腐蝕抗性。在這項工藝中，超聲波能被轉化為撞針或者彈丸對金屬材料表面的高速沖擊，使金屬表面產生較大的塑性變形，有害殘余拉應力得以有效消除[7]，并在金屬表面形成殘余壓應力層；……