CN114952010B - 一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，包括如下步骤：将预处理后的铝合金放置在冲击平台上，所述铝合金两端分别安装电极；所述铝合金材料表面作为吸收层，所述铝合金表面覆盖流动的硅油作为约束层；确定激光能量；通过电极在铝合金表面施加高频脉冲电流，喷丸激光器根据激光能量产生激光束冲击铝合金表面，在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金形成弯曲的弧面，且铝合金的冲击面表面形成多孔微纳多级表面；对铝合金的冲击面表面通过化学修饰降低材料表面能，得到具有超疏水的弧形铝合金表面。本发明可同步完成对铝合金材料与表面形貌的控形控性，使航空铝合金板材基体得到有效强化。

Description

一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法

技术领域

本发明涉及弧形的铝合金功能表面制备领域，具体涉及一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法。

背景技术

航空铝合金由于其在保证结构强度的同时，最大程度降低了零件的自重，因此在航空航天领域应用量极大。由于航空航天飞行器服役环境复杂，航空铝合金容易在外界激励载荷的作用下产生剧烈振动，引发航空铝合金疲劳失效的问题，大幅降低航空零件的使用寿命和服役安全。此外，高空低温高湿的环境会使得飞行器表面容易产生结冰，冰层厚度的增加会使飞行操作困难，严重影响飞行安全，且潮湿的空气是造成飞机结构件腐蚀的重要因素之一。因此提升飞行器关键部件力学性能与机身表面疏水抗冰性能在航空领域具有重要意义。

传统的实现材料表面超疏水性能的加工方法包括相分离法、淋/喷涂法、电火花微加工技术、电镀法、溶胶-凝胶法以等。但是这些方法都存在自身的局限性，例如有毒有害，环境污染，原材料价格昂贵，工艺复杂，稳定性和耐久性弱等，这极大的限制了现有超疏水表面制备工艺在实际生产中的发展应用。而被称为万能制造技术的激光加工技术由于其生产效率高，质量可靠，经济效益高，加工柔性大，对于人体、环境等污染小，逐渐成为传统超疏水表面制造工艺的替代工艺。

激光喷丸技术作为一种新型的表面形变强化工艺，通过改变材料表层的微观组织和诱导高幅值残余压应力来抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，具有工艺参数可控性好，强化效率高等突出优点，是提高航空铝合金疲劳寿命最为有效的方法之一，通常以水或玻璃作为约束层，黑胶带或铝箔作为吸收层来对基体材料进行强化处理。而激光喷丸制备超疏水表面技术则是将吸收层去除，使用激光直接辐照基体表面，由于激光等离子体爆破产生的热力耦合效应使基体表面产生具有疏水效果的多孔微纳结构。

飞机机身使用平面板材的地方较少，大多具有一定的弧度，而在弧形的航空铝合金表面进行超疏水表面的制备技术难度较高，且机身受力复杂，疏水表面的制备不能对板材的综合力学性能产生影响，当前已有的超疏水表面制备工艺难以在弧形材料上有效的开展。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，通过引入高频脉冲电流辅助传统激光喷丸成形工艺，使激光能量直接作用于铝合金材料表面，激光辐照产生的GPa量级等离子体冲击波在约束层的作用下向铝合金材料内部传播，使得近表层铝合金材料组织得到有效强化，并形成高幅残余压应力层，铝合金材料的疲劳性能得到有效提高。高频脉冲电流的引入可以在铝合金材料内产生热效应与非热效应，其中热效应会增加激光冲击时材料的沉淀化学驱动力，增加材料中析出物的产生，进一步增强基体材料的力学性能；而非热效应则可以降低材料的流动应力，有效的增加位错的迁移率，提高材料的流动性，进而提高塑形变形时的再结晶，可以有效地提高激光冲击大尺寸厚板时的成形能力。受脉冲电流与激光喷丸热力耦合效应的影响会在铝合金材料表面产生多孔微纳多级结构，降低表面能后可以赋予材料表面超疏水的特性。因此本发明在脉冲电流的辅助下，使用铝合金材料表面作为吸收层，高温硅油作为约束层，设定有效的激光冲击路线和参数，可以同步完成对航空铝合金基体材料与表面形貌的控形控性，使航空铝合金板材基体得到有效强化、宏观成形的同时实现材料表面的疏水功能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，包括如下步骤：

将航空铝合金表面进行预处理；

将预处理后的铝合金放置在冲击平台上，所述铝合金两端分别安装电极，用于定位铝合金表面和在铝合金表面施加高频脉冲电流；所述铝合金材料表面作为吸收层，所述铝合金表面覆盖流动的硅油作为约束层；

根据铝合金的材料属性、吸收层和约束层的声阻抗，确定激光能量E；

通过电极在铝合金表面施加高频脉冲电流，用于对对铝合金进行电脉冲处理，喷丸激光器根据激光能量E产生激光束冲击铝合金表面，在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金形成弯曲的弧面，且铝合金的冲击面表面形成多孔微纳多级表面；

对铝合金的冲击面表面通过化学修饰降低材料表面能，得到具有超疏水的弧形铝合金表面。

进一步，所述根据铝合金的材料属性、吸收层和约束层的声阻抗，确定激光能量E，具体为：

根据铝合金屈服强度、剪切模量和体积模量得出铝合金的金属弹性极限

其中：σ_0.2为铝合金屈服强度，MPa；

G为铝合金剪切模量，GPa，

K为铝合金体积模量，GPa，

E为铝合金弹性模量；

V为铝合金泊松比；

确定出激光喷丸的最佳冲击波峰值压力P_max，根据激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max确定激光功率密度I₀，其中激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max与激光功率密度I₀关系为：

其中：α为热能传导系数；

Z为折合声阻抗，表达式为：

Z₁为吸收层的声阻抗，Z₂为约束层的声阻抗；

根据激光功率密度I₀确定激光能量E，表达式为：

其中：χ为吸收层吸收系数；τ为激光器脉冲宽度；d为光斑直径，cm。

进一步，通过电极在铝合金表面施加高频脉冲电流的参数为：脉冲宽度1μs～999ms，脉冲频率1Hz～100KHz，电流大小1A～30KA，占空比1～99％。

进一步，所述铝合金表面覆盖温度为30-100度的硅油。

进一步，流动的热硅油的声阻抗Z₂＝2.2×10⁵g·cm^-2·s^-1；铝合金表面的吸收系数χ为0.65。

进一步，所述喷丸激光器为Nd：YAG固体激光器，所述喷丸激光器加工参数为：波长1064nm，激光脉宽<20ns，脉冲频率1～5Hz，激光能量<12J，圆形平顶光斑，光斑直径<8mm。

进一步，所述对铝合金的冲击面表面通过化学修饰降低材料表面能的方法为：将喷丸后的铝合金置于含量为1％～2％全氟辛基三乙氧基硅烷无水乙醇溶液中浸泡40min～60min，在100℃～120℃的恒温箱中保温处理40min～60min，使有机氟化合物与铝合金充分聚合，使氟化后铝合金的加工表面具有疏水性。

进一步，在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金中部向激光冲击方向凸起形成横截面为弧形的变形，且横截面的两端为铝合金表面定位处。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，将脉冲电流施加于铝合金表面，在铝合金内部形成电场，铝合金内部的电子在电场作用下发生运动，产生热效应与非热效应，其中热效应会增加激光冲击时材料的沉淀化学驱动力，增加铝合金中析出物的产生，以增强铝合金材料的力学性能；而非热效应可以降低铝合金的流动应力，有效的增加位错的迁移率，提高材料的流动性，进而提高塑形变形时的再结晶，有效避免了激光直接辐照材料表面冲击成形能力减弱的问题，提高了激光冲击时的成形能力，激光冲击铝合金材料的强化效果也得到了提高。

2.本发明所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，激光直接辐照在铝合金材料表面，产生大量的等离子体，在热硅油约束层的作用下产生GPa量级的冲击波压力，对脉冲电流辅助的铝合金板材进行宏观成形，同时受激光喷丸与脉冲电流热力耦合效应的影响，在铝合金材料表面可以有效的制备具有疏水效果的多孔微纳多级结构，因此可在铝合金板材进行宏观变形的同时完成超疏水表面的制备，尤其可以使变形后呈弧形铝合金表面具有良好的疏水效果，有效解决了飞机弧形关键部位疏水表面制备困难的难题，且可以强化航空铝合金板材在成形与疏水表面制备后的综合力学性能。

3.本发明所述的脉冲电流辅助航空铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，包括电流参数、激光参数在内的所有工艺参数均可通过算法中进行控制，具有操作简单，成本低，效率高等优点，易于实现工业应用，面向航空铝合金的服役环境，具有广泛应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述脉冲电流辅助航空铝合金激光喷丸成形原理图。

图2为本发明实施例一的成形效果与喷丸表面实际效果图。

图3为本发明实施例二的成形效果与喷丸表面实际效果图。

图4为本发明实施例三的成形效果与喷丸表面实际效果图。

图5为本发明与现有技术所获得的深度方向的残余应力对比图。

图6为本发明与现有技术所获得的试样抗拉强度对比图。

图7为本发明与现有技术所获得的试样表面液滴接触角图。

图8为本发明实施例一所获得的试样表面多孔微纳多级结构SEM图。

图中：

1-冲击平台；2-脉冲电流发生器；3-电极。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，包括如下步骤：

将航空铝合金表面进行预处理；

将预处理后的铝合金放置在冲击平台1上，所述铝合金两端分别安装电极3，用于定位铝合金表面和在铝合金表面施加高频脉冲电流；所述铝合金材料表面作为吸收层，所述铝合金表面覆盖流动的硅油作为约束层；

根据铝合金的材料属性、吸收层和约束层的声阻抗，确定激光能量E，确定过程为：

根据铝合金屈服强度、剪切模量和体积模量得出铝合金的金属弹性极限

其中：σ_0.2为铝合金屈服强度，MPa；

G为铝合金剪切模量，GPa，

K为铝合金体积模量，GPa，

E为铝合金弹性模量；

V为铝合金泊松比；

确定出激光喷丸的最佳冲击波峰值压力P_max，根据激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max确定激光功率密度I₀，其中激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max与激光功率密度I₀关系为：

其中：α为热能传导系数；

Z为折合声阻抗，表达式为：

Z₁为吸收层的声阻抗，Z₂为约束层的声阻抗；

根据激光功率密度I₀确定激光能量E，表达式为：

其中：χ为吸收层吸收系数；τ为激光器脉冲宽度；d为光斑直径，cm。

通过电极3在铝合金表面施加高频脉冲电流，用于对铝合金进行电脉冲处理，喷丸激光器根据激光能量E产生激光束冲击铝合金表面，在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金形成弯曲的弧面，且铝合金的冲击面表面形成多孔微纳多级表面；

对铝合金的冲击面表面通过化学修饰降低材料表面能，得到具有超疏水的弧形铝合金表面。

本发明所述的脉冲电流辅助航空铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，使用高频脉冲电流辅助激光喷丸，可以在材料内部形成电场，材料内部的电子在电场的作用下发生运动，在基体材料内产生热效应与非热效应，其中热效应会增加激光冲击时材料的沉淀化学驱动力，增加材料中析出物的产生，以增强基体材料的力学性能；而非热效应可以降低材料的流动应力，有效的增加位错的迁移率，提高材料的流动性，进而提高塑形变形时的再结晶，有效避免了无吸收层带来的冲击成形能力较弱的问题，提高激光冲击时的成形能力，激光冲击后基体材料强化效果也得到了提高；在脉冲电流的辅助下，采用激光直接辐照航空铝合金材料表面，产生GPa量级的等离子体冲击波压力对航空铝合金板材进行强化、成形，同时受脉冲电流与激光喷丸热力耦合效应的影响会在航空铝合金材料表面产生具有疏水效果的多孔微纳多级结构，实现航空铝合金板材在宏观成形、强化的同时完成超疏水表面的制备，使弧形航空铝合金表面具有良好的疏水效果，有效解决了飞机弧形关键部位疏水表面制备困难的难题。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，选取2024-T351航空铝合金作为研究对象，结合具体实施例对本发明进行详细的描述。

实施例一：

实施例一所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，包括如下具体步骤：

使用自动磨抛机将2024-T351航空铝合金板材表面进行打磨、抛光，达到镜面(Ra≤50μm)，然后使用无水乙醇溶液对板材表面进行清洗，吹干后备用；

将预处理后的航空铝合金板材放置于冲击平台1上，使用带有夹紧功能的高频脉冲电流正负电极3将铝合金板两端固定，使电极3接近工件待强化表面贴合，电流可以在接近上表面的位置流经铝合金板，电极3与脉冲电流发生器2连接，脉冲电流发生器2设置电流工艺参数为：脉冲宽度200μs，脉冲频率1500Hz，电流大小1000A，占空比50％。

所述铝合金材料表面作为吸收层，打开热硅油喷射装置，在航空铝合金板材表面覆盖2mm厚的热硅油层作为约束层；铝合金在通电过程中会产生热，硅油温度可以控制在30-100度会减少对铝合金的影响，硅油是不导电的，适合作为约束层。

根据铝合金的材料属性、吸收层和约束层的声阻抗，确定激光能量E，具体为：

根据铝合金屈服强度、剪切模量和体积模量得出铝合金的金属弹性极限

其中：σ_0.2为铝合金屈服强度，MPa；

G为铝合金剪切模量，GPa，

K为铝合金体积模量，GPa，

E为铝合金弹性模量；

V为铝合金泊松比；

计算得出HEL_2024-T351＝640.5MPa；

根据P_max＝2HEL～2.5HEL确定出激光喷丸的最佳冲击波峰值压力为P_max＝1281～1601MPa；根据激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max确定激光功率密度I₀，其中激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max与激光功率密度I₀关系为：

其中：α为热能传导系数，取0.1；

Z为折合声阻抗，表达式为：

Z₁为吸收层的声阻抗，Z₂为约束层的声阻抗；Z＝3.83×10⁵g·cm^-2·s^-1；

计算得出激光功率密度I₀＝1.37～2.14GW/cm²，

根据激光功率密度I₀确定激光能量E，表达式为：

其中：χ为吸收层吸收系数，取0.65；τ为激光器脉冲宽度，取15ns；d为光斑直径，取0.3cm。确定最适合的激光能量E＝2.5J～3.5J。实施例一中激光喷丸过程的参数为：脉冲宽度15ns，激光能量2.5J，光斑直径3mm，搭接率50％，喷丸次数为一次。

模拟仿真：在Abaqus软件中设置脉冲电流辅助激光喷丸的相关参数，设置喷丸路径，对材料内部的应力分布和幅值进行探索，同时观察材料的形变，进可精确的控制航空铝合金板材的变形。

打开脉冲电流发生器2，使电流可以在接近上表面的位置流经铝合金，开启Nd：YAG纳秒脉冲激光器，在相应参数下对航空铝合金板材进行激光喷丸处理。在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金形成弯曲的弧面，且铝合金的冲击面表面形成多孔微纳多级表面；

将航空铝合金表面热硅油约束层去除干净。随后将喷丸后的铝合金置于含量为1.5％全氟辛基三乙氧基硅烷无水乙醇溶液中浸泡40min，然后在100℃的恒温箱中保温处理40min，使有机氟化合物与铝合金充分聚合，赋予氟化后铝合金喷丸表面优异的疏水性，得到具有超疏水的弧形铝合金表面。

实施例一制备的航空铝合金试样成形效果与喷丸表面如图2所示，在脉冲电流辅助下激光喷丸产生的具有GPa量级压力的等离子体冲击波使试样基体由于大量位错挤压发生弯曲变形，而表面因为脉冲电流与激光喷丸产生的热力效应制备了大量多孔微纳多级结构；图8为实施例一表面的多孔微纳多级结构的SEM图，多孔微纳多级结构的存在，可以有效的减少液滴与材料表面的接触面积，从而降低液滴在航空铝合金表面的粘附性。由于脉冲电流在航空铝合金材料内部产生电致塑形、热效应与非热效应，增加了航空铝合金激光喷丸后基体材料的强化效果，如图5和表1所示，实施例一所制备的航空铝合金试样在距离表面100μm处的平均残余应力为-212.7MPa，相较于传统激光喷丸的-190.1MPa提高了11.9％；如图6和表1所示，实施例一制备的航空铝合金试样抗拉强度为501.2MPa，相较于传统激光喷丸的471.3MPa提高了6.4％；如图7和表1所示，实施例一制备的航空铝合金试样表面具有多孔微纳多级结构，在降低材料表面能后液滴(4μL)在试样表面的接触角平均值达到了155°，滚动角平均值为8.3°，达到了超疏水水平，而传统激光喷丸由于缺少超疏水表面形成所需要的微纳多级结构其表面液滴接触角仅为103°，液滴无法滚动；同步实现了航空铝合金板材基体强化、宏观成形与疏水表面的制备。

实施例二：

在实施例一的基础上，实施例二中的脉冲电流发生器2设置电流工艺参数为：脉冲宽度200μs，脉冲频率1800Hz，电流大小2000A，占空比50％。

实施例二中激光喷丸过程的参数为：脉冲宽度15ns，激光能量3J，光斑直径3mm，搭接率50％，约束层为2mm流动热硅油，喷丸次数为一次。

实施例二制备的航空铝合金试样成形效果与喷丸表面如图3所示，与实施例一相比，实施例二的航空铝合金板材宏观形变量更大，原因在于引入了更高频、更大电流的脉冲电流且在金属弹性阈值之内引入了更大的激光能量；航空铝合金表面的多孔微纳多级结构与实施例一相似；如图5和表1所示，实施例二所制备的航空铝合金试样在距表面100μm处的平均残余应力为-220.1MPa，相较于传统激光喷丸提高了15.8％；如图6和表1所示，实施例二抗拉强度为505.1MPa，相较于传统激光喷丸的471.3MPa提高了7.2％；如图7和表1所示，实施例二制备的试样在表面化学修饰后液滴接触角平均值达到了159°，滚动角平均值为7.0°，达到了超疏水水平；也实现了航空铝合金板材基体强化、宏观成形与疏水表面的同步制备。

实施例三：

在实施例一的基础上，实施例三中的脉冲电流发生器2设置电流工艺参数为：脉冲宽度200μs，脉冲频率1000Hz，电流大小2000A，占空比50％。

实施例三中激光喷丸过程的参数为：脉冲宽度15ns，激光能量3.5J，光斑直径3mm，搭接率50％，约束层为2mm厚的流动热硅油，喷丸次数为一次。

实施例三制备的航空铝合金试样成形效果与喷丸表面如图4所示，与实施例一和实施例二相同，在脉冲电流辅助下航空铝合金在激光喷丸产生的GPa量级冲击波压力下，板材的基体发生了一定程度的弧形宏观变形，且表面同样具有多孔的微纳多级结构；如图5和表1所示，实施例三所制备的航空铝合金试样在距离表面100μm处平均残余应力为-223.4MPa，相较于传统激光喷丸的-190.1MPa提高了17.5％；如图6和表1所示，实施例三制备的航空铝合金试样抗拉强度为500.9MPa，相较于传统激光喷丸提高了6.3％；如图7和表1所示，实施例三制备的试样表面化学修饰后表面液滴接触角平均值达到了152°，滚动角平均值为9.6°，实现了超疏水表面的制备；完成了航空铝合金板材基体强化、宏观成形与疏水表面的制备的同步。

表1为本发明不同处理工艺试样的各项性能

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将航空铝合金表面进行预处理；

将预处理后的铝合金放置在冲击平台(1)上，所述铝合金两端分别安装电极(3)，用于定位铝合金表面和在铝合金表面施加高频脉冲电流；所述铝合金材料表面作为吸收层，所述铝合金表面覆盖流动的硅油作为约束层；所述铝合金表面覆盖温度为30-100度的硅油；

根据铝合金的材料属性、吸收层和约束层的声阻抗，确定激光能量E；

通过电极(3)在铝合金表面施加高频脉冲电流，用于对铝合金进行电脉冲处理，喷丸激光器根据激光能量E产生激光束冲击铝合金表面，在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金形成弯曲的弧面，且铝合金的冲击面表面形成多孔微纳多级表面；在电脉冲和激光冲击的作用下，所述铝合金中部向激光冲击方向凸起形成横截面为弧形的变形，且横截面的两端为铝合金表面定位处；

对铝合金的冲击面表面通过化学修饰降低材料表面能，得到具有超疏水的弧形铝合金表面。

2.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，其特征在于，所述根据铝合金的材料属性、吸收层和约束层的声阻抗，确定激光能量E，具体为：

根据铝合金屈服强度、剪切模量和体积模量得出铝合金的金属弹性极限

其中：σ_0.2为铝合金屈服强度，MPa；

G为铝合金剪切模量，GPa，

K为铝合金体积模量，GPa，

E为铝合金弹性模量；

V为铝合金泊松比；

确定出激光喷丸的最佳冲击波峰值压力P_max，根据激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max确定激光功率密度I₀，其中激光喷丸诱导的冲击波峰值压力P_max与激光功率密度I₀关系为：

其中：α为热能传导系数；

Z为折合声阻抗，表达式为：

Z₁为吸收层的声阻抗，Z₂为约束层的声阻抗；

根据激光功率密度I₀确定激光能量E，表达式为：

其中：χ为吸收层吸收系数；τ为激光器脉冲宽度；d为光斑直径，cm。

3.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，其特征在于，通过电极(3)在铝合金表面施加高频脉冲电流的参数为：脉冲宽度200μs，脉冲频率1000Hz～1800Hz，电流大小1kA～2kA，占空比50％。

4.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，其特征在于，流动的热硅油的声阻抗Z₂＝2.2×10⁵g·cm^-2·s^-1；铝合金表面的吸收系数χ为0.65。

5.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，其特征在于，所述喷丸激光器为Nd：YAG固体激光器，所述喷丸激光器加工参数为：波长1064nm，激光脉宽<20ns，脉冲频率1～5Hz，激光能量<12J，圆形平顶光斑，光斑直径<8mm。

6.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法，其特征在于，所述对铝合金的冲击面表面通过化学修饰降低材料表面能的方法为：将喷丸后的铝合金置于含量为1％～2％全氟辛基三乙氧基硅烷无水乙醇溶液中浸泡40min～60min，在100℃～120℃的恒温箱中保温处理40min～60min，使有机氟化合物与铝合金充分聚合，使氟化后铝合金的加工表面具有疏水性。

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