无涂层激光冲击强化工艺参数对AISI 9310齿轮钢力学性能与表面完整性的影响

齿轮部件是直升机减速器的核心组成部分。重载荷传动齿轮的失效直接影响减速器的可靠工作，甚至危害直升机服役安全。通过表面后处理技术提高齿轮的使用性能和可靠工作裕度具有可观的军事与经济价值收益。

为验证无涂层激光冲击强化提高齿轮钢性能的有效性，空军工程大学周留成教授团队在《中国表面工程》2026年第39卷第3期发表研究论文《无涂层激光冲击强化工艺参数对AISI 9310齿轮钢力学性能与表面完整性的影响》，进行不同工艺参数的强化试验。结果表明，无涂层激光冲击强化在试样深度方向最大引入了 530 μm 的加工硬化层与 450 μm 的残余压应力层，力学性能在亚表层大幅度改善归因于等离子体冲击波在试样梯度方向造成了塑性变形。强化后最大硬度为 689.9 HV，残余压应力提升至 738.9 MPa 幅值。激光直接辐照试样表面时的热量累积导致表面粗糙度迅速增加到最大 1.509 μm，且制备出规律排列的周期性微凸起结构。随着激光能量与冲击次数的增加，微凸起结构逐渐演变为自润滑的规则矩形图案。研究结果为无涂层激光冲击强化的工艺参数对 AISI 9310 钢性能的影响规律提供了深入的试验分析和理论探讨，为进一步扩展无涂层激光冲击强化在更多齿轮钢材料的应用提供研究思路与数据积累。

杨飞, 周留成, 潘鑫磊, 王晨希, 柳平, 孙新. 无涂层激光冲击强化工艺参数对AISI 9310齿轮钢力学性能与表面完整性的影响[J]. 中国表面工程, 2026, 39(3): 411-421.

YANG Fei, ZHOU Liucheng, PAN Xinlei, WANG Chenxi, LIU Ping, SUN Xin. Effect of Laser Shock Peening Process without Coating Parameters on Mechanical Properties and Surface Integrity of AISI 9310 Gear Steel[J]. China Surface Engineering, 2026, 39(3): 411-421.

周留成

空军工程大学航空动力系统与等离子体技术全国重点实验室，第一研究部（结构安全与表面强化）部长，主要开展航空发动机，激光强化与激光锻打印技术研究。担任某重点航空发动机型号副总师；入选国家级青年人才、陕西省杰青、中国科协青托等；享受政府特殊津贴。获国家技术发明二等奖、国防科技进步一等奖、中国航空学会技术一等奖、教育部科技进步二等奖等奖励。军队优秀博士论文、中国机械工程学会上银优博。主持国家某重大专项、国家重点研发计划课题、国家基金委重大研究计划集成课题等项目16余项。承担的国科金面上项目结题成果被遴选为优秀，受邀做结题报告分享。主编出版国际专著1部（Springer出版社）；一作/通讯在International Journal of Extreme Manufacturing、International Journal of Mahine Tools and Manufacture、International Journal of Plasticity等发表SCI论文40余篇，JCR1区18篇，高被引2篇。