纳秒激光加工2.5维Cf/SiC复合材料的烧蚀孔洞特征

作者：焦浩文; 陈冰^*; 罗良; 李锦棒

来源：中国机械工程, 2020, 31(08): 983-990.

• 纳秒激光
• Cf/SiC复合材料
• 烧蚀孔洞特征
• 束腰半径
• 烧蚀阈值

针对新型材料2.5维碳纤维增强陶瓷基(Cf/SiC)复合材料采用传统机械加工难以去除加工的问题,采用纳秒激光烧蚀2.5维Cf/SiC复合材料,烧蚀后采用扫描电子显微镜观察其烧蚀孔洞形貌特征,并分析其烧蚀去除机制,讨论激光加工参数对烧蚀孔径的影响。研究表明,Cf/SiC复合材料的激光烧蚀区域出现烧蚀孔洞、重凝、纤维断口、末端气胀,以及长轴与纤维方向一致的椭圆形材料性能变化区域等烧蚀现象;激光烧蚀Cf/SiC复合材料过程中存在氧化的化学变化现象;烧蚀产生的孔径随烧蚀功率的增加和烧蚀时间的延长而增大,烧蚀时间和烧蚀功率均较大时,可能存在烧蚀孔洞被重凝材料堵塞或部分堵塞的情况。计算出纳秒激光的束腰半径为223μm,纳秒激光烧蚀Cf/SiC复合材料的烧蚀阈值为0.32 J/cm2。

• 单位
  湖南科技大学; 宁波大学