近日，機械制造領域頂刊International Journal of Machine Tools and Manufacture發表了江蘇大學機械工程學院魯金忠教授課題組的長篇綜述“Progressive developments, challenges and future trends in laser shock peening of metallic materials and alloys: A comprehensive review”。全文共60頁、4萬余字、綜合大圖60幅、349篇參考文獻，是目前有關激光沖擊強化理論、技術及應用篇幅最長、涵蓋內容最廣，基于團隊近二十年研究工作及相關課題組特色工作綜述而成。

航空制造業被譽為“工業之花”，其制造能力是國家核心競爭力，疲勞破壞是制約航空復雜構件壽命和安全性的重要因素。激光沖擊強化（Laser shock peening, LSP）是極端條件下的表面劇烈塑性變形方法之一，具有高壓、高能、超快及超高應變率四大顯著特點，通過激光誘導的沖擊波在金屬材料表層產生更深的壓縮殘余應力場，形成梯度納米結構，從而材料提升的抗腐蝕和疲勞性能。目前，LSP廣泛應用于航空航天、軌道交通、海洋工程、核電等領域。

該綜述全面介紹了過去二十年金屬材料LSP誘導的微觀結構演變規律、殘余應力變化、力學性能和腐蝕性能的影響，總結了金屬材料力學性能與LSP工藝參數之間的關系模型，首次完整地提出并形成了三種晶體結構（FCC、HCP和BCC）、四種類型晶粒細化（原位納米化）機制。此外，論文介紹了近年發展起來的能場輔助LSP技術、沖擊波新工藝，以及典型工程應用。最后，對LSP技術在多能場制造、柔性制造、智能制造和成型等方面面臨挑戰和未來趨勢進行了分析和展望。研究形成了如下重要結論：

（1）與傳統的表面嚴重塑性變形技術相比，LSP是一種新型、前景廣闊、無損的表面塑性變形技術，在金屬和和合金表層能產生超過1mm深的殘余壓應力場，形成梯度納米結構，通過劇烈塑性變形的裂紋閉合效應，有效抑制表面裂紋萌生和微裂紋的擴展。

（2） 系統地呈現了面心立方、六方密排和體心立方（FCC、HCP和BCC）三種晶體結構金屬的LSP誘導的位錯運動、孿晶交叉、馬氏體相變等為主的原始粗晶細化過程，在此基礎上，首次提出了三種晶體結構四種類型的晶粒細化（納米化）機制。

（3）利用溫度場、電場、力場等輔助能量場的優勢，發展了新型能量場輔助LSP技術，例如復合LSP技術(X-LSP)、組合LSP技術（X+LSP或LSP+X），以及集成LSP技術（3D-LSP）。

（4）未來10-20年LSP技術面臨挑戰和未來趨勢主要體現在：①能場輔助LSP理論及技術；②柔性LSP制造及成型工藝；③數字化或智能LSP技術及裝備；④新型材料激光沖擊波微觀響應；⑤考慮LSP的全生命周期設計制造技術。

（5）盡管LSP技術在航空航天、核電等領域有典型的工程應用，但其應用的廣度和深度需進一步推進，其高效、穩定、可靠性以及智能化還需進一步探索和加強。未來，LSP理論和技術的快速發展會更大范圍、更大規模地促進其商業價值，成為激光先進制造技術中不可或缺的重要組成部分。（機械工程學院）

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2023.104061