激光沖擊強化的微觀組織演變與性能研究進展*

何兆儒，沈一洲，周 晉，劉偉蘭，孫汝杰

（1.南京航空航天大學(xué)，南京 210016；2.西安交通大學(xué)，西安 710049；3.南京工業(yè)大學(xué)，南京 210000；4.帝國理工學(xué)院，倫敦SW7 2AZ）

材料的主要失效形式分為磨損、疲勞、腐蝕等，而這些失效形式多發(fā)生于材料表面。在載荷作用下，部件的疲勞斷裂源自材料表面產(chǎn)生的裂紋缺陷，而裂紋的進一步擴展引起材料整體斷裂，最終導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，因此，材料的表面微觀結(jié)構(gòu)與性能對于整體部件的綜合使役效能具有十分重要的影響。隨著科技的不斷發(fā)展，開始尋求各種方法，在不改變基材性能的情況下，提高部件的工作穩(wěn)定性并延長其使用壽命。激光沖擊強化（Laser shock peening,LSP），是一種利用高能激光束賦予金屬構(gòu)件表面有效殘余應(yīng)力層的表面工程改性技術(shù)。在LSP冷加工過程中，短脈沖、高功率密度的脈沖激光透過透明約束層輻照在涂覆吸收保護層的材料表面[1]，使表面發(fā)生高應(yīng)變速率的塑性變形，相較于普通噴丸（Shot peening，SP）處理，形成的動態(tài)殘余壓應(yīng)力可達幾百MPa，影響深度可達毫米級[2]。LSP通過改善材料表面的微觀組織結(jié)構(gòu)，有效抑制裂紋的萌生與擴展，在精密航空零件材料強化方面具有廣闊的應(yīng)用背景，可以顯著提高航空發(fā)動機葉片等構(gòu)件的高周疲勞水平。LSP發(fā)展至今，國內(nèi)外研究人員已經(jīng)對多種材料進行了強化處理，主要包括不同鋼種、鈦合金、鋁合金、鎂合金和高溫合金等。

微觀組織演變

1 激光沖擊強化

激光沖擊強化的原理如圖1所示。覆蓋在基材上的吸收層在受到激光脈沖沖擊后迅速汽化，在極短的沖擊時間內(nèi)形成等離子體，并在約束層的作用下以沖擊波的形式傳遞到材料內(nèi)部。當(dāng)沖擊波應(yīng)力超過金屬的動態(tài)屈服強度時，就會發(fā)生塑性變形[1–4]。在激光沖擊強化處理中，材料應(yīng)變速率高達106～108s–1，可以有效細化沖擊區(qū)域的晶粒，誘導(dǎo)位錯增殖與位錯運動，從而改變基材表面微觀組織結(jié)構(gòu)，顯著提高材料的硬度等特性[5]，有效改善材料的疲勞強度[6]、抗拉強度[7]和耐磨性[8]等。

圖1 激光沖擊強化原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of laser shock peening principle

Zhang等[2]在研究中指出，材料沖擊后的微觀結(jié)構(gòu)特征主要取決于LSP的工藝參數(shù)。此外，Zhang等[9]進一步研究了1次、2次和4次激光沖擊對AZ31B鎂合金顯微組織的影響，結(jié)果如圖2所示[9]?？梢钥闯?，激光沖擊次數(shù)的增加會導(dǎo)致更大的塑性變形，從而進一步細化晶粒。Yang等[10]通過對Al–Li合金進行LSP處理，發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。在單次LSP處理后，該合金的表面晶粒細化到93nm左右，而經(jīng)過3次LSP處理后，晶粒進一步細化至70nm左右。這種細化的納尺度組織可以有效預(yù)防裂紋的萌生，并且可以通過晶界強化作用抑制裂紋的擴展，在預(yù)防應(yīng)力腐蝕開裂方面也可以起到良好的作用。

圖2 AZ31B鎂合金表面形貌Fig.2 Surface morphology of AZ31B magnesium alloy

當(dāng)激光沖擊強化引起的沖擊波作用到材料表面時，位錯開始增長并沿著其滑移面運動，形成位錯線[11]。當(dāng)位錯線的密度達到一定值后，這些位錯線聚集形成高密度位錯，并通過位錯運動與相互作用進一步繁殖，形成位錯纏結(jié)、位錯堆積和位錯壁等組織結(jié)構(gòu)[12]。其中，位錯壁還可能通過位錯堆積和重排進一步發(fā)展為亞晶粒邊界[13]。Lu等[14]報道了LSP處理過的LY2鋁合金，由于自發(fā)的位錯堆積和重排形成的低能位錯邊界而形成位錯壁，這種微觀組織的變化不僅有助于最小化晶體內(nèi)的總能量，同時也有助于提高材料宏觀性能。Geng等[15]在對TC21鈦合金進行LSP處理后發(fā)現(xiàn)，在具有體心立方結(jié)構(gòu)的基體相中觀察到大量不均勻的位錯，如圖3所示[13]。這是由于體心立方晶體結(jié)構(gòu)具有更高的堆垛層錯能和更多的滑移系統(tǒng)，使得材料在嚴(yán)重塑性變形下位錯更容易滑移[16]，而對于具有密排六方結(jié)構(gòu)的第二相，位錯運動很難發(fā)生，需要借助變形孿生等形式以滿足塑性變形的要求。

圖3 樣品表面TEM圖像Fig.3 TEM image of sample surface

2 熱激光沖擊強化

近年來，研究人員相繼開展了極端環(huán)境下的激光沖擊強化，包括高溫環(huán)境的熱激光沖擊強化和低溫環(huán)境的深冷激光沖擊強化，目的在于克服常溫激光沖擊強化處理后材料在實際工作環(huán)境下暴露的問題[17–18]，主要包括殘余應(yīng)力不穩(wěn)定性等。

基于高溫超過+125℃的極端環(huán)境加工，美國普渡大學(xué)的Cheng課題組從2009年開始研發(fā)熱激光沖擊強化（Warm laser shock peening,WLSP）技術(shù)，其工作原理如圖4所示，即在對部件加熱的情況下進行激光沖擊強化試驗[17–20]。WLSP是一種集LSP、動態(tài)應(yīng)變時效（Dynamic strain aging,DSA）、動態(tài)沉淀（Dynamic precipitation,DP）等優(yōu)點于一體的熱–機械表面處理技術(shù)，具有獨特微觀組織結(jié)構(gòu)和高殘余應(yīng)力穩(wěn)定性的優(yōu)勢。Liao等[21]在對AISI 4140碳鋼的WLSP處理中發(fā)現(xiàn)了與LSP相同的位錯堆積現(xiàn)象，同時在WLSP樣本中觀察到了密度更高，分布更加均勻的位錯結(jié)構(gòu)，如圖5所示[21]。這是由于WLSP引起的DSA效應(yīng)，通過運動的位錯與擴散的溶質(zhì)原子之間相互作用促進了位錯的增殖和位錯間相互作用。此外，在WLSP過程中，熱能和機械能的結(jié)合促進了碳原子的擴散，DSA效應(yīng)形成的高密度位錯為納米動態(tài)沉淀提供了更多的成核位點。由圖5可以觀察到WLSP產(chǎn)生的高密度納米沉淀，直徑約為10nm[21]。因此，通過位錯和納米沉淀的彈性相互作用，即位錯釘扎效應(yīng)，使得DP效應(yīng)誘導(dǎo)的納米析出物可以抑制鄰近位錯的運動，使位錯密度保持在比較高的水平，從而提高材料表面殘余壓應(yīng)力的穩(wěn)定性。

圖4 熱激光沖擊強化原理示意圖Fig.4 Schematic diagram of warm laser shock peening principle

圖5 AISI 4140碳鋼WLSP后表面微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 AISI 4140 carbon steel WLSP rear surface microstructure

除碳鋼外，Liao等[22]同樣對鋁合金進行了WLSP處理。圖6[22–23]總結(jié)了WLSP過程中鋁合金的微觀組織演變。通過LSP與WLSP的比較發(fā)現(xiàn)，由于DP效應(yīng)，在WLSP樣品中生成了高密度小尺寸的沉淀物，而在LSP樣品中沒有出現(xiàn)第二相顆粒。為了進一步觀察沉淀物的結(jié)構(gòu)，Liao等[22]通過暗場圖像發(fā)現(xiàn)WLSP處理中DP效應(yīng)產(chǎn)生了直徑約為5～10nm的球形小顆粒。此外，Liao等[23]研究了在400μm表面內(nèi)沉淀的析出率變化，如圖6所示，最大析出率達到19%。由于WLSP引入塑性應(yīng)變的梯度變化，材料表面塑性變形程度最高，納米析出物最多，因此位錯密度以及釘扎效應(yīng)帶來的殘余壓應(yīng)力數(shù)值最大，同時相較于LSP熱穩(wěn)定性更高。

圖6 鋁合金WLSP后表面微觀結(jié)構(gòu)Fig.6 Microstructure of rear surface of aluminum alloy WLSP

3 深冷激光沖擊強化

深冷加工是近年來興起的一種提高金屬工件性能的新工藝技術(shù)，可以有效改善航空難加工材料切削性能、延長刀具使用壽命、提高表面加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等[24]。因此，將LSP和深冷加工結(jié)合起來，在低于–55℃的極端低溫環(huán)境下進行LSP加工，可以產(chǎn)生較大的塑性變形（SPD），從而形成納米孿晶的微觀結(jié)構(gòu)以提高性能。

因此，Ye等[25]課題組開展了深冷激光沖擊強化（Cryogenic laser shock peening,CLSP）技術(shù)研究[25–26]，其工作原理如圖7所示。通過將樣品夾具浸入充滿液氮的不銹鋼槽中進行激光沖擊強化試驗，發(fā)現(xiàn)低溫塑形變形不僅可以通過抑制動態(tài)回復(fù)而增加儲存的能量，提高材料的抗疲勞性能，還可以產(chǎn)生具有良好熱穩(wěn)定性的高密度納米級變形孿晶，有效阻礙位錯運動，從而強化晶界等微觀結(jié)構(gòu)。從常溫LSP和CLSP樣品表面TEM圖像可以看出，CLSP與LSP相同，均能導(dǎo)致材料表面納米化，并在原始晶粒中生成位錯纏結(jié)和位錯壁等結(jié)構(gòu)，如圖8所示[26]。當(dāng)塑性變形進一步發(fā)生時，位錯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閬喚Ы?，并通過動態(tài)再結(jié)晶最終演變?yōu)榧{米級晶界。圖9[26]顯示了不同放大倍數(shù)下CLSP樣品從[111]方向上觀察到的堆垛層錯SF。可以明顯觀察到CLSP樣品中出現(xiàn)了高密度的堆垛層錯網(wǎng)絡(luò)，然而在常溫LSP樣品中并沒有觀察到。CLSP中高密度的堆垛層錯可以進一步阻止位錯運動，強化基體材料。

圖7 深冷激光沖擊強化原理示意圖Fig.7 Schematic diagram of cryogenic laser shock peening principle

圖8 表面納米晶粒形貌圖Fig.8 Surface nano-grain morphology

圖9 CLSP樣品中的堆垛層錯Fig.9 Stacking faults in CLSP sample

Ye等[26]在對304不銹鋼的CLSP樣品表面微觀組織觀察中還發(fā)現(xiàn)了高密度形變孿晶，如圖10所示[26]，長度約為200～500nm，屬于納米級孿晶。這些形變孿晶與附近的位錯高度纏結(jié)，形成高密度的孿晶–位錯網(wǎng)絡(luò)，阻礙位錯運動。在低溫環(huán)境下，材料中位錯的運動受阻，因此塑性變形以孿生形式為主。生成的高密度形變孿晶可以有效阻止位錯運動，提高材料強度。此外，形變孿晶還具有很高的熱穩(wěn)定性，在材料實際工作環(huán)境下也能提高微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而解決殘余應(yīng)力松弛的問題。CLSP樣品的相分析表明，樣品表面中還出現(xiàn)了高體積分?jǐn)?shù)的馬氏體相[27]，如圖11所示[26]，進一步提高了材料表面的強度和硬度。

圖10 304不銹鋼CLSP樣品表面微觀組織的高密度形變孿晶Fig.10 High density deformation twins in surface microstructure of CLSP sample of 304 stainless steel

圖11 CLSP處理后的TEM圖像和產(chǎn)生的馬氏體相Fig.11 TEM image and Martensite phase produced after CLSP treatment

材料性能增強

1 硬度與屈服強度

LSP處理可以通過對表面微觀組織的改善進一步提高被沖擊區(qū)域的表面硬度（納米硬度或顯微硬度）[27]，且提高的幅度隨著材料的深度而減小[28]。研究發(fā)現(xiàn)，硬度的增強取決于LSP的工藝參數(shù)，例如激光功率密度[29]、激光沖擊次數(shù)[2]、激光峰值壓力[30]和基材條件。Zhang等[2]通過對Ti–6Al–4V進行一次和兩次激光沖擊，發(fā)現(xiàn)顯微硬度分別提高了15%和24%，如圖12所示[2]。還可以看出，遠離沖擊區(qū)域的基材硬度會越來越低，這歸因于殘余拉應(yīng)力的存在[31]。Yilbas等[32]發(fā)現(xiàn)LSP后Ti–6Al–4V的顯微硬度最高可以達到原來的1.5倍，如圖13所示[32]。材料硬度的增強是由于LSP過程中位錯密度[33]和孿晶形變[31]的大幅增加導(dǎo)致。此外，表面組織的晶粒細化也是硬度提高的另一主要原因[9]。

圖12 Ti–6Al–4V試樣1次和2次沖擊表面顯微硬度Fig.12 Ti–6Al–4V specimen micro-hardness after one and two impacts

圖13 Ti–6Al–4V激光沖擊表面的顯微硬度Fig.13 Micro-hardness of Ti–6Al–4V laser impacted surface

除了材料的硬度，Clauer等[34]還研究了LSP對鋁合金（2024–T351,2024–T851,7075–T651,7075–T73）屈服強度的影響，結(jié)果表明經(jīng)過LSP處理后，7075–T73和2024–T351鋁合金的屈服強度增加，而另外兩種鋁合金屈服強度不變。屈服強度的增加是由于表面和深層形成的殘余壓應(yīng)力和沖擊波引起的非彈性應(yīng)變造成的，而沒有提高屈服強度的兩組鋁合金可能因為缺乏回火等后處理工藝。LSP處理后00Cr12不銹鋼的屈服強度同樣有所提高[35]。因此，屈服強度的增加歸因于LSP引起的殘余壓應(yīng)力以及更高的位錯密度。

2 疲勞壽命

大量的研究表明與常規(guī)噴丸處理相比，LSP可以產(chǎn)生更高的殘余壓應(yīng)力、更低的表面粗糙度，從而抑制材料表面的裂紋萌生與擴展[1，6]，顯著提高部件的整體疲勞壽命[6，9]。Zhang等[2]通過對Ti–6Al–4V進行多次LSP后發(fā)現(xiàn)，材料的疲勞壽命隨激光沖擊的次數(shù)增加而先增加然后降低，在3次激光沖擊時達到最高的疲勞壽命，如圖14所示[2]。其中，整體疲勞壽命的降低可能是由于沖擊次數(shù)過多，吸收保護層被破壞，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中、表面粗糙度提高和殘余壓應(yīng)力不穩(wěn)定等缺陷產(chǎn)生[36]。從圖15[2]可以看出，1次和2次沖擊后材料的疲勞壽命分別提高了22.2%和41.7%。

圖14 370MPa峰值壓力下疲勞壽命與沖擊數(shù)量的關(guān)系Fig.14 Relationship between fatigue life and number of impacts at 370MPa peak pressure

圖15 不同應(yīng)力水平下LSP后Ti–6Al–4V的疲勞壽命Fig.15 Fatigue life of Ti–6Al–4V after LSP under different stress levels

LSP處理后材料疲勞壽命提高的原因之一是強化過程中誘導(dǎo)的殘余應(yīng)力，深度可達毫米量級的殘余應(yīng)力層可以有效抑制疲勞裂紋的萌生與擴展，顯著提高材料的疲勞壽命。因此，許多研究通過有限元模擬和試驗驗證的方法研究LSP處理對殘余應(yīng)力分布的影響，進而分析不同LSP工藝對材料疲勞壽命的增強效果。Prevéy等[37]開發(fā)了軸對稱二維有限元模型，用于模擬單點多次沖擊的強化效果。Zhang等[38]的研究表明，LSP處理后試樣的疲勞壽命可提高76%，并通過有限元模擬研究了殘余應(yīng)力與疲勞裂紋路徑之間的關(guān)系，如圖16所示[38]，解釋了不同噴丸處理對材料疲勞性能的強化機理。垂直于表面的殘余壓應(yīng)力抑制了疲勞裂紋的產(chǎn)生，平行于表面的殘余壓應(yīng)力通過將裂紋限制在中心從而延遲了疲勞裂紋的擴展。

圖16 不同噴丸處理對材料疲勞性能的強化機理圖Fig.16 Strengthening mechanism of different shot peening treatments on fatigue properties of materials

此外，Peyre等[39]指出，在高周疲勞測試中，與未處理和SP處理的試樣相比，LSP處理可以顯著改善裂紋的萌生。Trdan等[33]在2024–T3鋁合金、2024–T62鋁合金和2204雙相不銹鋼材料中都觀察到了類似的裂紋擴展延遲現(xiàn)象，正是由于LSP誘導(dǎo)的深層殘余壓應(yīng)力造成的。MIC公司[40]研究了SP和LSP對6061–T6鋁合金疲勞壽命的影響，結(jié)果如圖17所示[38]，相較于SP試樣，LSP試樣的疲勞壽命提高了10倍。其結(jié)果是由于冷加工LSP工藝可以產(chǎn)生更深的殘余壓應(yīng)力層，而在低周疲勞和高應(yīng)力測試條件下，LSP提高效果不明顯[41]。

圖17 LSP和SP后6061–T6鋁合金的疲勞壽命Fig.17 Fatigue life of 6061–T6 aluminum alloy after LSP and SP

因此，LSP提高的整體疲勞壽命取決于實際工況條件，如應(yīng)力水平、溫度和循環(huán)次數(shù)等。Prevéy等[37]發(fā)現(xiàn)LSP處理后Ti–6Al–4V在高應(yīng)力和450℃高溫下的疲勞壽命測試表明殘余應(yīng)力幾乎完全松弛。Li等[5]將這種應(yīng)力松弛解釋為LSP誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致在高溫高應(yīng)力循環(huán)工作下試樣疲勞壽命延長效果不佳。

3 耐腐蝕性能

由于LSP引起的殘余壓應(yīng)力以及微觀組織的細化效果，LSP可以有效改善材料的耐腐蝕性能，其效果取決于LSP工藝參數(shù)、目標(biāo)材料和服役環(huán)境。如Liu等[28]在激光噴丸的316L不銹鋼上進行電位動力極化試驗，發(fā)現(xiàn)隨著激光脈沖密度的增加，腐蝕電位和電流密度也隨之提高。Amar等[42]研究了2050–T8鋁合金LSP后的腐蝕行為，結(jié)果表明LSP樣品沒有晶間腐蝕，點蝕電位沒有增加，陽極電流較低。Gujba等[40]發(fā)現(xiàn)與未處理樣品相比，6082–T651鋁合金LSP后在0.6mol/L NaCl溶液中顯示出更好的耐腐蝕性能。Peyre等[43]的試驗表明316L不銹鋼噴丸后在NaCl鹽環(huán)境中鈍化電流密度顯著降低，并歸因于殘余壓應(yīng)力的形成。Peyre等[44]進一步說明經(jīng)LSP處理的G41400合金結(jié)構(gòu)鋼在馬氏體組織中顯示出腐蝕電流降低的特性。因此，LSP可以通過細化晶粒和形成殘余應(yīng)力層來降低陽極腐蝕電流進而改善構(gòu)件的耐腐蝕性能。

此外，由于誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力和晶粒細化導(dǎo)致的裂紋擴展延緩，LSP技術(shù)可以有效提高材料的抗應(yīng)力腐蝕開裂（Stress corrosion cracking,SCC）性能[9]。Scherpereel等[45]研究了兩種不銹鋼（奧氏體和馬氏體）LSP后在0.01mol/L NaCl和0.01mol/L Na2SO4混合溶液中的SCC行為，結(jié)果表明LSP樣品可以通過降低鈍化電流密度而不影響點蝕電位，顯示出優(yōu)異的抗SCC性能。此外，對激光沖擊強化的304不銹鋼和鎳合金的研究[46]同樣顯示出對SCC的抵抗性。Zhang等[9]研究了激光沖擊強化AZ31B鎂合金對SCC的敏感性。結(jié)果表明與未處理樣品相比，LSP處理后的樣品裂紋擴展速率顯然更慢，如圖18所示[9]。Yoda等[47]研究了激光沖擊強化和未處理的304不銹鋼的SCC敏感性，結(jié)果表明，所有未處理的樣品都有裂紋和擴展，而激光沖擊強化后的樣品則沒有出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，如圖19所示[47]。因此，研究充分證明了LSP可以顯著提高試樣的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，進一步拓寬LSP的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖18 AZ31B鎂合金的應(yīng)力腐蝕開裂測試結(jié)果Fig.18 AZ31B magnesium alloy stress corrosion cracking test results

圖19 SCC測試后304不銹鋼試樣橫截面的微觀結(jié)構(gòu)Fig.19 Microstructure of 304 stainless steel sample cross section after SCC test

應(yīng)用前景

激光沖擊強化技術(shù)是一種綠色環(huán)保的高效新型表面改性技術(shù)。它利用激光誘導(dǎo)等離子體沖擊波的力學(xué)效應(yīng)對材料表面進行改性，與傳統(tǒng)激光表面加工技術(shù)，如激光表面熔覆、激光表面合金化、激光表面熔化等相比，具有無熱影響區(qū)的優(yōu)點，不會對材料產(chǎn)生熱效應(yīng)；與傳統(tǒng)表面強化工藝，如噴丸、滾壓、鍛打和擠壓等相比，具有強化效果更顯著、可控性強、適應(yīng)性好的優(yōu)點以及高能、高壓、超高應(yīng)變率的技術(shù)優(yōu)勢[2]。

目前為止，激光沖擊強化在航空航天領(lǐng)域以及軍工領(lǐng)域應(yīng)用較多。但是隨著社會的不斷進步，各個領(lǐng)域的需求越來越多，激光沖擊強化技術(shù)的應(yīng)用前景也在不斷開拓。近年來，NASA約翰遜航天中心的Hatamleh等[48–49]提出使用激光沖擊強化技術(shù)進行焊后處理，用于提高焊縫組織的整體性能，他們分別研究了噴丸強化和激光沖擊強化對常溫和高低溫下焊接接頭硬度和疲勞裂紋行為的影響。結(jié)果表明，激光沖擊強化在各個方面均優(yōu)于噴丸強化，可以顯著提高材料的力學(xué)性能。2017年，美國的Kalentics等[50]用激光沖擊強化技術(shù)對選擇性激光熔化（Selective laser melting,SLM）部件進行相關(guān)試驗，提出將SLM和LSP結(jié)合起來的“3D LSP”方法，進一步發(fā)展了激光沖擊強化技術(shù)。2018年，陳嘯等[51]利用激光沖擊技術(shù)調(diào)控NiCrBSi熔覆層表面應(yīng)力狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)加載的激光沖擊波可以消除熔覆層的表面殘余拉應(yīng)力，有效防止零件的開裂與變形，促進了激光熔覆技術(shù)的工程應(yīng)用。隨著社會需求的不斷增加，激光沖擊強化的應(yīng)用領(lǐng)域在進一步擴大，激光沖擊強化技術(shù)也在不斷豐富和拓展，在國內(nèi)外高性能零件的制造與再制造、化學(xué)應(yīng)力腐蝕防護、生物醫(yī)療植入物改性、大型壁板精密成形等方面均已得到初步應(yīng)用，相信未來可以進一步發(fā)展，在更多的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

結(jié)論

（1）激光沖擊強化是一種利用激光誘導(dǎo)等離子體沖擊波來提高材料疲勞壽命的新型表面改性技術(shù)。它可以顯著改善基體材料表面微觀組織，實現(xiàn)晶粒細化，顯著提高位錯密度，形成位錯纏結(jié)、位錯壁等結(jié)構(gòu)。在LSP基礎(chǔ)上開展的WLSP和CLSP工作可以進一步通過DSA效應(yīng)、DP效應(yīng)、高密度形變孿晶以及堆垛層錯等方式提高基體材料殘余應(yīng)力的穩(wěn)定性。

（2）基于對材料表面微觀組織的影響，LSP可以顯著提高材料的硬度和屈服強度，改善部件的工作穩(wěn)定性。此外，LSP還可以改善材料的耐腐蝕性能，顯著提高材料的疲勞壽命，進而拓寬LSP處理材料的應(yīng)用領(lǐng)域。