摘要
镁合金是一种应用前景广泛的轻量化工程材料，但镁合金较差的耐磨损和耐腐蚀性是限制其大规模应用的主要原因。激光冲击强化技术（Lasershockpenning，LSP）和超声喷丸强化技术（Ultrasonicshotpeening，USP）是两种提高镁合金材料性能的表面强化技术。单一的强化技术已经无法满足越来越复杂的工作环境对镁合金性能的要求。因此，本文针对AZ31B镁合金，提出了超声喷丸复合激光冲击耐磨防腐工艺，并通过表面完整性测试、摩擦磨损、电化学腐蚀及全浸泡腐蚀实验对复合强化工艺进行评判验证。本文主要研究内容与结果如下： 超声喷丸复合激光冲击强化理论基础。基于激光冲击和超声喷丸技术的强化原理、残余应力调控机理及晶粒细化机制，研究了超声喷丸和激光冲击强化工艺对镁合金表面性能的作用机理。 超声喷丸复合激光冲击强化镁合金的表面完整性能。采用共聚焦显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪和光学显微镜对强化后镁合金表面形貌、硬度、残余应力、物相组成及微观形貌进行了分析。结果表明：相较于单一的超声喷丸试样，复合强化后镁合金的表面粗糙度下降，引入的残余压应力幅值增加，应力层深度为0.9mm增加了0.3mm，复合强化后镁合金表面显微硬度可达118HV相对激光冲击提高了40%，硬化层深度达到1.0mm，增加了0.4mm。 超声喷丸复合激光冲击强化镁合金的耐磨损性能。通过摩擦磨损实验研究激光冲击、超声喷丸及复合强化后镁合金的摩擦磨损性能。实验结果表明：残余压应力能抑制摩擦过程中疲劳裂纹的萌生与扩展，降低摩擦系数，减少磨损量，提高镁合金的耐磨损性能；磨损机制由疲劳磨损和磨粒磨损转变为以氧化磨损和磨粒磨损为主并伴有粘着磨损；相较于单一的耐磨处理，超声喷丸复合激光冲击工艺引入更大幅值及更深的残余压应力，具有更优异的耐磨损性能。 超声喷丸复合激光冲击强化镁合金的耐腐蚀性能。通过电化学腐蚀和全浸泡腐蚀实验研究了激光冲击、超声喷丸及复合强化后镁合金的耐腐蚀性能。实验结果表明：超声喷丸和激光冲击在镁合金表层诱导产生的晶粒细化与残余压应力层提高了镁合金的开路电位和自腐蚀电流，降低了腐蚀电流密度，增大阻抗谱半径和电荷转移电阻值，减少了析氢量和腐蚀速率；相较于单一的防腐处理，复合强化处理腐蚀程度最轻，引入更大幅值及更深的残余压应力且晶粒细化程度更高，表现出更优异的耐腐蚀性能。
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