在航空航天、精密仪器等领域，022Cr17Ni7奥氏体不锈钢薄型弹簧片因其优异的成形性、耐蚀性和弹性模量而广泛应用。然而，厚度仅为0.3 mm的超薄构件在循环载荷作用下易产生疲劳裂纹，特别是在应力集中区域。据统计，约78%的弹簧片失效源于表面起始的疲劳损伤。激光冲击强化（Laser Shock Peening, LSP）作为新型表面改性技术，通过高能激光诱导的等离子体冲击波在材料表层产生梯度残余压应力和组织细化，为解决此类问题提供了新思路。本文聚焦多次LSP冲击对超薄构件的累积效应，揭示其跨尺度（宏观-介观-微观）强化机制，对提升精密弹性元件可靠性具有重要工程价值。
本文主要研究了激光冲击强化（LSP）对022Cr17Ni7薄型弹簧片在多次强化冲击下疲劳性能的影响。采用x射线衍射（XRD）、接触轮廓仪、显微硬度计、粗糙度仪、扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）等分析了弹簧片的表面完整性和疲劳机理。实验结果表明，激光冲击强化后弹簧片试样的疲劳性能随着激光冲击次数的增加而显著改善，主要原因在于：试样表面经激光冲击强化处理后，其作用区的压缩残余应力（CRS）和显微硬度显著增加。此外，激光冲击强化后试样的表层还出现了晶粒细化、高位错密度和相变的微观组织结构变化，该变化有利于延长弹簧片试样的疲劳寿命。研究结果还表明，经过3次激光冲击强化处理的弹簧片的疲劳寿命比未强化处理试样提高了2.3倍，这是由于LSP诱导的CRS和显微组织变化致使试样材料的裂纹扩展速率随着条纹间距的减小而逐渐减小。然而，由于拉伸残余应力的显著增加和薄弹簧片的厚度仅为0.3 mm，经过5次激光冲击处理后弹簧片试样的疲劳寿命出现急剧下降的现象。
通过疲劳振动实验研究了多次LSP处理对022Cr17Ni7表面完整性和疲劳性能的影响，并讨论了两者之间的关系。所得结论如下：
1)与未冲击试样相比，LSP处理使PP-3和PP-5试样的CRS分别提高了321.4%、232.8%，导致位错增殖，细化了晶界，有效延缓了疲劳裂纹扩展。结果表明，LSP处理可以在弹簧片或其他薄壁材料上诱发CRS，最终延长试样的疲劳性能。
2) LSP处理后，PP-3和PP-5的位错密度增加，γ相转变为α相，晶粒细化，显微硬度分别提高了5.2%和4.0%，最终提高了相应的疲劳性能。
3)由于诱发的CRS、晶粒细化和LSP处理后位错密度的扩散，三次冲击均显著提高了疲劳寿命，是未冲击试样的3.3倍。结果表明，经过LSP处理后，裂纹萌生由表面向次表面转移。然而，PP-5试样的疲劳寿命由于试样的厚度和诱发的拉伸残余应力而略有降低。
本研究也是基于传统的LSP设计流程，因此无论是工艺还是实验结果都依赖于人工参数选择，导致CRS和显微硬度分布控制不精确，成本较高。未来，将建立不同LSP工艺参数对LSP应用中薄壁件疲劳寿命影响的定量关系模型，以辅助LSP工艺参数的设计。
 

弹簧片；激光冲击强化；表面完整性; 疲劳性能