飛秒激光加工TiC陶瓷的工藝研究.pdf

1、飛秒激光加工具有材料適應(yīng)性廣、非接觸、無機(jī)械剪切應(yīng)力、精度高、無污染、高效率等優(yōu)點(diǎn),是最理想的微加工手段之一。
　　本文用飛秒激光加工TiC陶瓷,研究了能量密度、重復(fù)頻率、加工圈數(shù)、輔助氣壓和進(jìn)給速度等工藝參數(shù)對 TiC陶瓷圓環(huán)、圓面及微孔加工的影響;利用EDS、Raman光譜和XPS探討了飛秒激光與TiC陶瓷的作用機(jī)制。
　　(1)研究了工藝參數(shù)對TiC陶瓷圓環(huán)加工的影響,結(jié)果表明:圓環(huán)寬度隨能量密度的增大而增大,當(dāng)能量密

2、度高于0.76 J/mm2時(shí),圓環(huán)寬度不再增大,保持在30μm左右。激光重復(fù)頻率對圓環(huán)的寬度影響不大,但較高的重復(fù)頻率可以在圓環(huán)加工時(shí)加工出較深的深度。
　　(2)研究了工藝參數(shù)對TiC陶瓷圓面加工的影響,結(jié)果表明:能量密度大于0.51 J/mm2時(shí),圓面直徑比較穩(wěn)定,但圓面直徑與重復(fù)頻率的關(guān)系不大。隨著能量密度與重復(fù)頻率的增加,在深度方向上的加工效果比較明顯,能打出盲孔。隨加工圈數(shù)和加工時(shí)間的增加,圓面的平整度變好,加工更加充分

3、,但加工效率也降低,故選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮。
　　(3)研究了工藝參數(shù)對TiC陶瓷微孔加工的影響,結(jié)果表明:在不同能量密度下,微孔入口圓度均不低于99％,而出口圓度隨能量密度增加而增大,當(dāng)能量密度大于0.76 J/mm2時(shí),出口圓度趨于穩(wěn)定。微孔錐度隨輔助氣壓增大而增大,當(dāng)能量密度為0.51 J/mm2、輔助氣壓為3 bar時(shí),微孔的錐度最佳,其長軸錐度為-0.13°,短軸錐度為0.77°。隨著進(jìn)給速度的增大,微孔的入口、出口直徑均有

4、所減小,當(dāng)進(jìn)給速度為6.4μm/s時(shí)微孔的錐度最好,長軸錐度為-0.47°,短軸錐度為-0.14°。一組較好的加工TiC陶瓷微孔的參數(shù)為:能量密度0.76 J/mm2、重復(fù)頻率100 kHz、輔助氣壓5.5 bar、進(jìn)給速度6.4μm/s。
　　(4)研究了飛秒激光加工TiC陶瓷的機(jī)制,結(jié)果表明:在激光加工TiC陶瓷圓環(huán)的過程中,出現(xiàn)了條紋狀周期結(jié)構(gòu)、熔融物沉積層、小圓球、菜花狀氧化物四種典型特征。經(jīng)飛秒激光輻照,TiC陶瓷經(jīng)過多