工程陶瓷的激光熱裂法切割技術(shù)研究.pdf

1、工程陶瓷，在航空航天、國防、微機電系統(tǒng)及日常生活中的應(yīng)用日趨廣泛。由于其具有高脆性、低斷裂韌性及材料彈性極限與強度非常接近等特點，使得多數(shù)陶瓷材料的加工難度很大。關(guān)于工程陶瓷的熱裂法切割技術(shù)在近年的陶瓷加工領(lǐng)域受到普遍關(guān)注。陶瓷的激光熱裂法切割技術(shù)，具有加工高效、切割質(zhì)量好、加工環(huán)境清潔等特點?；谶B續(xù)YAG激光的陶瓷熱裂法切割技術(shù)，具有加工邊緣整齊、無毛刺、可避免微裂紋、激光熱效應(yīng)影響小的諸多優(yōu)點?；诖?，本文開展了陶瓷激光熱裂法切割

2、技術(shù)的研究工作。
　　本文參考了近年來相關(guān)學者在陶瓷熱裂切割技術(shù)上的研究現(xiàn)狀。根據(jù)激光陶瓷熱作用的理論基礎(chǔ)，對YAG激光陶瓷切割技術(shù)進行了理論分析和試驗研究。
　　首先，用有限元分析方法分析了激光切割陶瓷過程中，溫度場及熱應(yīng)力場的變化分布情況。給出了陶瓷熱開裂切割中裂紋產(chǎn)生的機理。仿真得到的陶瓷溫度場和實測溫度場進行了對比。結(jié)合仿真，對陶瓷切割過程中起始裂紋的軌跡偏移進行了分析。
　　針對白色氧化鋯陶瓷對連續(xù)YAG激光

3、的低吸收率現(xiàn)象。采用表面涂抹石墨的方法，增加了其吸收率。
　　進行了白色、黑色氧化鋯陶瓷、氧化鋁陶瓷、可加工陶瓷的激光熱裂法切割試驗。對黑色氧化鋯陶瓷進行了系列單因素試驗。對切割軌跡邊緣和斷口的表面形貌進行了檢測，包括納米壓痕檢測陶瓷激光掃描前后的機械性能；SEM分析斷口形貌，輪廓儀測量斷口粗糙度等。
　　根據(jù)單因素試驗，給出了黑色氧化鋯陶瓷的最佳切割工藝參數(shù)曲線，針對黑色氧化鋯陶瓷的激光掃描后存在的變色區(qū)寬度進行了測量。給