本发明涉及表面强化领域以及激光冲击强化领域，特指一种基于热辐射和激光冲击强化结合的表面强化方法，本方法能够有效延缓构件在高温环境下工作时的应力释放速度，特别适合在高温下工作的构件。
背景技术：
激光冲击强化(laser shock peening/processing,LSP)是目前用来提升金属构件疲劳强度的一种常见的表面处理方式。它采用具有短脉冲高峰值功率密度的激光辐射到金属表面，激光束透过约束层，被吸收层所吸收，转换为冲击波传播到材料内部，在利用冲击波形成的力在材料表层产生塑性变形，使表层的晶粒细化，并形成较深的残余压应力层，从而显著的提升材料的疲劳强度以及疲劳寿命。大量的研究证明激光冲击强化技术是延长裂纹萌生时间降低裂纹扩展速度提高材料寿命的有效手段。
当两个机械构件中间存在夹持力以及微小的相对移动时，微动磨损便发生了。而在循环加载下，微动磨损会导致疲劳裂纹提早萌生与增长，从而导致构件疲劳寿命的大大缩短，而微动磨损导致的这种疲劳寿命的缩短常常是由于接触区域拉应力或剪切应力的增长以及振动相对的位移带来的表面及次表层损伤。微动磨损常常发生在燃气机引擎的铆接，螺栓连接以及鸠尾榫等结构处。这些结构常常在高温下工作。因此研究这些构件在高温下的应力释放速度，疲劳强度及寿命有着现实的巨大作用。本方法是针对关键重要构件尤其是关键昂贵件的维修及使用提出来的，较其他激光冲击强化方法加入了热辐射过程，能够有效减缓表面残余压应力的释放，从而提升材料的疲劳强度，延长构件的疲劳寿命。
大多数有关激光冲击强化的表面强化方法，是完全在室温或者高温下进行的，或者先进行相关热处理之后在进行激光冲击强化，如汪诚在加热条件下的激光冲击强化方法及恒温器专利以及一种超低温环境下激光冲击强化焊接件的方法和装置等。目前还没有将激光冲击强化技术和热辐射相结合的表面强化技术，本方法将激光强化技术以及热辐射作为两个独立的步骤发挥其作用，具有很强的新颖性与创造性。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提出了针对关键重要构件在高温下工作的减缓残余应力释放速度提出来的表面强化方法，本方法主要是采用激光冲击强化与热辐射相结合的方式，减缓构件在高温下工作时残余压应力的释放速度，从而提高材料的疲劳寿命及强度。
其具体实步骤如下：
(1)选取N个关键重要金属构件进行疲劳试验，记录N个不同断口的位置，采用统计的方法确定该构件易发生疲劳断裂的区域面积A；选取的试样个数N≥20。
(2)对步骤(1)中确立的区域A进行第一次激光冲击强化处理；其中，激光冲击强化参数如下：光斑形状为圆形，直径为3mm，脉宽为8-30ns，脉冲能量3-15J，横向和纵向搭接率均为50％。
(3)将步骤(2)中处理好的试样放置到具有一定温度B的热辐射装置内静置一段时间C，进行热辐射处理，其中150℃≤B≤400℃，1h≤C≤2h。
(4)对经过步骤(3)处理之后的试样的区域A进行第二次激光冲击强化处理，其中，激光冲击强化参数和步骤(2)相同，如下：光斑形状为圆形，直径为3mm，脉宽为8-30ns，脉冲能量3-15J，横向和纵向搭接率均为50％，至此本方法的处理步骤完全完成。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本文所述表面强化方法的操作步骤流程图。
图2为本文具体实施案例试样尺寸示意图。
图3为本文具体实施案例试样疲劳断裂的区域面积A。
图4为只进行同样的两次激光冲击强化，加热环境下进行两次激光冲击强化处理的试样，先进行退火热处理之后进行两次激光冲击强化处理的试样以及按本方法处理的试样的表面残余应力与时间曲线。
图5为只进行同样的两次激光冲击强化，加热环境下进行两次激光冲击强化处理的试样，先进行退火热处理之后进行两次激光冲击强化处理的试样以及按本方法处理的试样的S-N曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明，但本发明不应仅限于实施例。
本实施例采用拉伸试验的国家标准试样，具体尺寸如图3所示，标距为50×15mm2，试样基体材料为双相钛合金TC4。
一种使用上述强化处理方法进行处理的试样的实例，其步骤为：
(1)选取30个双向钛合金TC4的标准试样进行疲劳试验，统计这30个试样的断口位置，发现相距最远的两个断口分别分布于试样的两端，其中一个距最左端85mm，如图3(b)，另一个距最左端135mm如图3(c)，两个断口之间的距离为50mm，构件的宽度为15mm，因此，根据长方形面积计算公式：长×宽，得该构件易发生疲劳断裂的区域面积A＝50×15＝750mm2，如图3(a)所示。
(2)对步骤(1)中确立的区域A进行第一次激光冲击强化处理，其中，激光冲击强化参数如下：光斑形状为圆形，直径为3mm，脉宽为8-30ns，脉冲能量3-15J，横向和纵向搭接率均为50％。
(3)将步骤(2)中处理好的试样放置到具有一定温度B的热辐射装置内静置一段时间C，进行热辐射处理，其中热辐射的温度B＝360℃，持续时间C＝2h。
(4)对经过步骤(3)处理之后的试样的区域A进行第二次激光冲击强化处理，其中，激光冲击强化参数和步骤(2)相同，如下：光斑形状为圆形，直径为3mm，脉宽为8-30ns，脉冲能量3-15J，横向和纵向搭接率均为50％，至此本方法的处理步骤完全完成。
(5)对步骤(1)中确立的区域A进行两次激光冲击强化，作为对比组1；
(6)对步骤(1)中确立的区域A进行两次激光冲击强化，并且全部激光冲击强化处理过程均在在温度为360℃下进行，作为对比组2。
(7)对步骤(1)中确立的区域A进行两次激光冲击强化，在激光冲击强化处理之前先进行相应的退火处理，退火温度为800℃，退火时间为1.5h，作为对比组3。
如图4所示，为试样表面的残余应力图，横坐标为进行疲劳试验的时间，纵坐标为残余应力值，实线表示的是经过两次激光冲击的试样，双点划线表示加热环境下进行两次激光冲击强化处理的试样，点划线表示先进行退火热处理之后进行两次激光冲击强化处理的试样，虚线则表示本方法处理的试样，从图4中可以看出，在进行相同的疲劳试验的条件下，对于试样表面的残余应力回复到0的时间，对比组1，2和3明显要短于本方法处理的试样，因此，可以得出本方法可以延缓表面残余压应力的释放速度，因为处理过程中经过了热辐射处理，所以经过第一次激光冲击强化表面的部分残余拉应力被释放，经过同参数疲劳试验处理之后，表面残余压应力的释放速度低于对比组1和3，而对于对比组2一直处于加热状态下的激光冲击处理，温度则会对第二次激光冲击强化形成的残余压应力产生释放，从而影响了最终的残余压应力的释放效果。
如图5所示，分别为对比组1，2和3的试样及本方法处理的试样分别在650MPa、600MPa、550MPa、500MPa和450MPa的压力下进行疲劳试验，分别得出其疲劳寿命Nf，并绘制成曲线。从图中可以看出，对比组1，2和3的疲劳寿命明显比本方法处理的试样的疲劳寿命要低，这主要是因为热辐射处理明显降低了试样在疲劳测试时表面残余压应力的释放速度，从而使得疲劳寿命得到了进一步的延长，疲劳强度得到了进一步的提高。