軸對(duì)稱(chēng)微結(jié)構(gòu)表面的飛秒激光加工工藝研究.pdf

1、碳化硅（SiC）作為一種多相陶瓷材料，具有硬度高、耐磨損、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)?；赟iC陶瓷材料的微結(jié)構(gòu)模具表面具有良好的精度保持性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，這使其在微結(jié)構(gòu)元件的模具制造方面具有極大的應(yīng)用前景。SiC陶瓷是一種具有高硬度和高脆性的典型難加工材料。超精密磨削加工技術(shù)作為目前超硬材料最主要的精密加工手段，但在加工SiC時(shí)，存在砂輪磨損快、加工效率低等問(wèn)題。本文針對(duì)上述問(wèn)題，提出了SiC材料微結(jié)構(gòu)表面的飛秒激光加工工藝方

2、案，旨在通過(guò)對(duì)SiC的預(yù)加工減緩砂輪磨損、提高加工效率。
　　根據(jù)飛秒激光加工對(duì)四軸精密工作臺(tái)的使用要求，針對(duì)其自帶控制軟件的不足，基于VC++環(huán)境，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想對(duì)工作臺(tái)控制軟件進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)。該軟件界面友好、操作方便，增加了工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)功能，保證了軸對(duì)稱(chēng)微結(jié)構(gòu)加工的高精度和高重復(fù)性。
　　通過(guò)在空氣、氮?dú)狻鍤夂秃庵羞M(jìn)行飛秒激光加工孔的實(shí)驗(yàn)，研究了等離子體導(dǎo)致的激光光束散焦對(duì)孔加工質(zhì)量的影響和不同氣體介質(zhì)中SiC

3、燒蝕閾值的變化。結(jié)果表明，氦氣中得到的孔加工質(zhì)量最好，并且得到SiC的最小燒蝕閾值0.2340J/cm2。經(jīng)對(duì)比四種氣體中氦氣最適合作為飛秒激光加工微結(jié)構(gòu)的氣體傳輸介質(zhì)。
　　還研究了激光功率、掃描速度和氣體流速對(duì)飛秒激光加工SiC的影響規(guī)律，選擇合適的加工工藝參數(shù)，進(jìn)行了軸對(duì)稱(chēng)微結(jié)構(gòu)的加工并對(duì)其表面形貌、尺寸精度和亞表層損傷進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，微結(jié)構(gòu)的表面形貌良好，尺寸精度高，幾乎無(wú)表面氧化，但微結(jié)構(gòu)的亞表層存在一定的熱損傷。