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氮化硅陶瓷水下激光与超声复合加工方法及其机理研究

姚燕生  袁珠珠  王园园  陈雪辉  袁根福  
【摘要】:陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点,但同时也具有难加工的缺点。研究水下激光去除材料的热学模型与氮化硅水解反应,建立水流辅助超声与激光复合加工试验装置,分别开展不同条件、不同参数下对氮化硅的刻槽加工试验,并采用影像仪和电子显微镜对刻槽深度与表面质量观测比较,应用能谱仪检测生成物成分,综合分析加工机理。研究结果表明在有水辅助激光加工氮化硅过程中,因水的冷却作用减少了激光去除材料的有效能量,刻蚀深度随之变小,但激光作用区的温升加剧氮化硅水解,同时水流带走二氧化硅等生成物,促使加工表面质量明显提高;在水下激光与超声复合加工中,超声振动加大了氮化硅表面水的对流与物质的抛出,提高了刻蚀速率。

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