噴丸強化技術是一種材料表面機械冷加工方法，借助高速運動彈丸流或高能沖擊波撞擊材料的表面，使材料表層發生彈塑性變形，呈現較好的表面完整性，從而提高材料的抗疲勞強度、微動疲勞抗力及損傷容限性能的一種表面強化方法。在航空工業中，航空零件的表面完整性直接影響其使用性能和服役能力，特別是零件的疲勞使用性能。噴丸強化技術通過改變材料表面完整性顯著提高各類航空零部件的疲勞性能，且具有成本低、適應性強和操作方便等優點，在航空領域應用廣泛。目前，我國在控制零件表面質量方面主要是測定表面粗糙度及檢測表面缺陷，還沒有建立完善的表面完整性設計及檢測體系，通過噴丸強化技術調控表面完整性是提高航空零件質量可靠性的重要手段。

飛機部件數控噴丸強化設備

航天軍工裝備噴砂房系統

航天軍工裝備自動噴砂房系統

       噴丸強化在材料表層引入殘余應力場，其中靠近受噴材料表面一側呈現為殘余壓應力，板材單面噴丸強化后的表層殘余應力分布特征曲線如圖 1 所示。普遍認為殘余壓應力是提高工程材料抗疲勞性能和抗應力腐蝕性能的重要強化機制，而且殘余壓應力值大小、壓應力層深度對工件疲勞強度或壽命影響顯著。因此，如何實現殘余應力分布特征的調控是該領域重要研究內容之一。

圖1  噴丸強化殘余應力層沿深度分布特征曲線

       殘余應力分布特征曲線包括 5個主要特征參數：表面殘余應力值、殘余壓應力深度、最大殘余壓應力及其位置、最大殘余拉應力。彈丸撞擊材料表面時，通常與材料表面產生近似的赫茲接觸，形成的最大彈性應力出現在材料次表面，所以通常噴丸強化最大殘余壓應力位于次表面。在某些情況下，殘余應力分布特征發生變化，例如噴丸強化采用低密度的玻璃彈丸介質時，由于入射動能小，其噴丸強化鈦合金和鋁合金的最大殘余壓應力值出現在表面。當噴丸強化工藝為濕式噴丸強化時，硬質合金或鈦合金也會出現表面殘余壓應力值最大的現象，因為濕式噴丸強度一般相對較低（為干噴丸強度的1/3~1/4），且陶瓷丸介質密度相對較小，但隨著噴丸強度或覆蓋率提高，最大殘余壓應力逐漸向次表面轉移。激光噴丸強化工藝，最大殘余壓應力值通常出現在表面，因為激光噴丸時金屬表面的吸收層吸收激光能量后氣化產生高溫高壓的等離子體，等離子體發生爆炸產生沖擊波作用于材料表面，沒有形成赫茲接觸；高壓空化水射流噴丸，其形成的最大殘余壓應力也出現在受噴材料表面