外物冲击损伤是航空发动机叶片的一种常见现象。严重的外物冲击损伤会导致叶片直接报废，而对于不是特别严重的外物冲击损伤，如不及时进行干预，则容易产生疲劳裂纹，给发动机的服役安全带来重大隐患。

激光增材修复技术具有无需模具、制备快速等优点，在叶片修复方面具有良好的应用前景。力学所超常环境非线性力学全国重点实验室孙成奇研究员和空军工程大学合作提出了TC4粉末异质修复航空发动机叶片用TC17钛合金的方法，并对修复后试样的高周疲劳行为进行了针对性研究。结果表明，TC4粉末异质修复表现出优异的疲劳性能（图1）。2×10⁷周次下，修复试样的疲劳强度较TC17钛合金基材仅降低3.6%，并且修复后S-N数据的分散程度与TC17钛合金基材相当。进一步断口观测与分析表明，TC4粉末异质修复区域α'马氏体呈现细小与β相交错分布特征，有利于抑制裂纹的萌生与扩展，提升疲劳性能。

图1 修复后试样S-N数据与基材对比. (a) TC4粉末异质修复(TC4-Rep); (b) TC17粉末同质修复(TC17-Rep); (c) TC17粉末同质修复+激光冲击强化(TC17-Rep-LSP); (d) TC17粉末同质修复+激光冲击和喷丸组合强化(TC17-Rep-LSP+SP)

该研究将增材异质修复运用到航空发动机叶片用TC17钛合金冲击损伤缺陷修复中，研究成果对于航空发动机TC17钛合金冲击损伤部件的激光增材修复提供了一种潜在有效途径。

相关研究成果以Excellent high cycle fatigue performance of TC17 titanium alloy for aeroengines by TC4 powder heterogeneous laser additive repair为题目发表于国际断裂力学领域权威期刊Engineering Fracture Mechanics (2026, 345(Part B): 112486)。研究工作得到了“中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项”项目等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2026.112486