K24高溫合金飛秒激光孔加工技術(shù)研究.pdf

1、飛秒激光憑借超短的脈沖持續(xù)時(shí)間，擁有極高的峰值功率，能夠?qū)崿F(xiàn)對材料的“冷”加工。使用飛秒激光進(jìn)行航空葉片氣膜孔的加工可以有效的避免或減少加工區(qū)域的重鑄層和微裂紋，同時(shí)還能提高加工的精度，保證孔形的一致性，在航空氣膜孔的加工中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。本文主要分析了飛秒激光與金屬材料相互作用物理機(jī)制，進(jìn)行了342nm波長飛秒激光對K24高溫合金的孔加工技術(shù)的理論仿真計(jì)算，并開展了相關(guān)試驗(yàn)研究。
　　通過分析國內(nèi)外相關(guān)研究，分析飛秒激光對物質(zhì)材

2、料的電離機(jī)制，研究飛秒激光作用金屬材料時(shí)的能量沉積機(jī)制及蝕除模型；建立了飛秒激光作用下靶材中電子和晶格之間能量耦合的理論模型，基于普朗克方程，利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立金屬材料對飛秒激光能量吸收的數(shù)學(xué)模型，獲得材料對激光能量的吸收系數(shù)和反射系數(shù)隨時(shí)空變化的關(guān)系，并確定K24材料在能量耦合模型在的相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)行飛秒激光與金屬材料作用過程的數(shù)值仿真提供了理論依據(jù)。
　　以K24高溫合金材料為研究對象，借助有限元分析手段，針對飛秒激光燒

3、蝕時(shí)，材料內(nèi)電子晶格的溫度不平衡進(jìn)行了仿真分析，確定飛秒激光與K24合金材料相互作用時(shí)的能量耦合過程，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型。
　　利用飛秒激光加工設(shè)備，開展飛秒激光對K24高溫合金的孔加工試驗(yàn)研究。通過理論分析及試驗(yàn)對比不同激光孔加工方式，合理選擇螺旋加工方法，分別采用單因素試驗(yàn)法和正交試驗(yàn)法進(jìn)行飛秒激光對K24合金的孔加工試驗(yàn)研究，獲得了掃描速度、掃描次數(shù)、進(jìn)給距離及激光能量對微孔孔徑及形貌的影響規(guī)律。通過對比進(jìn)出口形貌、孔內(nèi)壁加