简介：铝合金构件的服役可靠性高度依赖于表层的组织与应力状态,但表面性能不足使其难以满足高载、长寿命场景的需求.为解决上述问题,引入超声辅助表面滚压(Ultrasonic-assisted surface burnishing process,USBP),通过叠加高频低幅振动在相同平均载荷下实现更强位错激活与更深层梯度细化的设想,旨在系统比较USBP与传统表面滚压(Surface burnishing process,SBP)的强化差异并揭示USBP的本质优势.为此,采用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟与对比实验相结合的路线,构建SBP/USBP模型,围绕能量演化、微观结构等开展多尺度分析;利用EBSD、表面形貌验证模拟结论.结果显示,USBP叠加的高频应力波显著提升材料内能与瞬态应力峰值,等效降低位错跨越能垒,促使塑性变形区由表层向次表层广泛扩展,构建更细化且更深的梯度细晶层;同时,USBP在表层诱发更强的晶体学重构,形成高密度晶界与位错组态,抑制回复与再结晶,配合更优的表面形貌,实现优于SBP的综合表层性能.对比分析表明,单纯增大滚压深度虽能增强局部变形,但对缺陷演化与塑性区扩展的促进有限,难以复制USBP带来的强化水平.研究结果明确了USBP提高铝合金耐磨与抗疲劳能力的微观根因,提供了面向工程应用的可控、高效的表层改性路径,对高性能轻合金构件的寿命延长具有重要意义.展开
