脈沖激光熱力沖擊效應(yīng)對材料電極反應(yīng)的作用及微刻蝕研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于微小型產(chǎn)品的需求日益迫切。發(fā)展能夠滿足尺寸與精度要求的微細(xì)加工技術(shù)已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點。激光電化學(xué)復(fù)合刻蝕技術(shù)是基于激光熱力沖擊與電化學(xué)陽極溶解的共同作用以實現(xiàn)材料去除的一種微細(xì)加工技術(shù)。激光電化學(xué)復(fù)合加工不僅可以提高電化學(xué)反應(yīng)速率，降低雜散腐蝕，而且能夠有效避免激光加工過程中存在的再鑄層、濺射殘渣以及毛刺等缺陷。該技術(shù)為微細(xì)制造提供了新的加工途徑與發(fā)展方向。
　　本文以研究脈沖激光熱力沖擊效應(yīng)對

2、材料電極反應(yīng)的作用和復(fù)合微刻蝕加工為目的，對復(fù)合刻蝕技術(shù)進(jìn)行了理論與試驗研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　1.研究了脈沖激光電化學(xué)復(fù)合刻蝕機(jī)理。分析了復(fù)合加工中材料的去除過程與機(jī)理。研究了溶液中激光對材料的熱力效應(yīng)，脈沖電化學(xué)刻蝕機(jī)理以及電化學(xué)光整效應(yīng)。分析了激光熱力效應(yīng)與電化學(xué)耦合刻蝕機(jī)理，包括:激光熱力效應(yīng)促進(jìn)電極反應(yīng)的機(jī)理，電極反應(yīng)對激光熱力作用的影響，研究表明:激光熱力沖擊效應(yīng)和電極反應(yīng)之間相互作用，彼此促進(jìn)。
　　2.

3、構(gòu)建了脈沖激光電化學(xué)復(fù)合刻蝕試驗系統(tǒng)，采用高頻脈沖光纖激光器作為能量源提高了復(fù)合加工的效率，以透光的ITO（氧化銦錫）導(dǎo)電玻璃作為工具陰極，保證了激光能量與電化學(xué)體系的高效復(fù)合。
　　3.在對比復(fù)合刻蝕與激光直刻鋁合金微槽形貌的基礎(chǔ)上，驗證了復(fù)合加工的可行性及優(yōu)越性。分析了加工過程中的試驗現(xiàn)象，包括:氣泡的產(chǎn)生及其對復(fù)合加工定域性的影響，加工電流的變化及激光能量對加工電流的影響。研究了激光光斑搭接率、電解液濃度、加工時間對槽深、槽

4、寬、深寬比的影響，最終加工出深寬比達(dá)6.20的微槽結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的加工。
　　4.研究了激光熱力沖擊效應(yīng)對不同材料電化學(xué)刻蝕形貌的作用。在相同的工藝參數(shù)下，分別對不銹鋼、鋁合金、純鋁和硅進(jìn)行了復(fù)合加工試驗，測量了不同金屬材料的極化曲線，對比分析了不同材料復(fù)合加工表面的微觀形貌。研究表明:可以通過金屬材料極化曲線的分析，合理選擇復(fù)合刻蝕工藝參數(shù)。在激光熱力作用和材料自身物理化學(xué)特性的影響下，鋁合金的復(fù)合刻蝕質(zhì)量和表面形貌較