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马氏体不锈钢的力学性能可以通过热处理来调整,这类钢的综合性能较好,在航空、航天等领域有着广泛的应用前景,但恶劣的工作环境对马氏体不锈钢的表面性能提出了更高的要求。因此,采用激光冲击强化(LSP)和激光冲击温强化(WLSP)技术提高马氏体不锈钢表面性能具有重要的现实意义。本文以航空材料耐热马氏体不锈钢ЭП866为研究对象,对其进行WLSP和不同次数的LSP处理,以期改善马氏体不锈钢靶材的表面微观结构和残余应力分布,从而提高其表面性能。对LSP和WLSP后的马氏体不锈钢靶材的残余应力、显微硬度和组织结构等进行了分析与数值模拟,结果表明:WLSP后马氏体不锈钢表面形成了高幅值的残余压应力,相比于室温LSP,只有250℃和300℃条件下的WLSP才诱导了更高幅值的残余压应力,硬度测试结果与残余应力的测试结果有着相同的变化趋势。对于不同次数的LSP:随着冲击次数的增加,靶材表面粗糙度增加,但当冲击次数超过3次时,表面粗糙度基本不再改变;多次激光冲击在靶材表面引入了更高幅值的残余压应力,光斑搭接处的残余压应力的分布更加均匀化;冲击次数的增加对表面硬度的影响并不明显,但能够增加硬化层的深度;处于高幅值残余应力的区域并不稳定,热处理后将大幅度的释放,但依然能保留较大的数值。显微组织分析表明,LSP后不锈钢冲击区内部出现高密度的缠结位错;另外,250℃下的WLSP,位错大量增殖缠结,形成位错芯,位错芯被认为是析出相的有利形核点,而且,动态应变时效和热辅助的动态析出诱导了比LSP和150℃WLSP后更大尺寸的析出相和更加缠结的位错结构,析出相与位错相互作用形成稳定的“柯氏气团”,柯氏气团对可动位错的钉扎作用使得微观结构变得更加稳固,表现为力学性能和疲劳寿命的提高。多次激光冲击可以诱导更高密度的位错与析出相,位错结构更加缠结,高密度的位错堆积在马氏体板条处形成板条状的位错边界,这种位错结构在500℃、1h的高温热处理后仍具有较高的密度和较为缠结的组织结构,说明具有较好的热稳定性。此外,对多次冲击试样的残余应力进行了数值模拟,模拟结果表明:激光冲击在材料表面引入了高幅值的残余压应力,在次表层引入了残余拉应力,在材料背面引入了残余压应力;随着冲击次数的增加,残余压应力的幅值也会增加。模拟结果与实验结果能够较好的吻合。