纳米孪晶立方氮化硼的飞秒激光材料去除机理

• 作者: 王金虎 赵清亮 陈俊云 靳田野
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 飞秒激光 纳米孪晶立方氮化硼 烧蚀阈值 周期性微结构
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 制造工艺与装备
• 页码范围: 198-205
• 页数: 8页
• 分类号: TN249
• 字数: 3445字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2019.09.198

摘要

为实现能应用于超精密切削的新型超硬纳米孪晶立方氮化硼(nt-cBN)刀具的制备,探索了飞秒激光烧蚀方法对nt-cBN的材料去除特性.使用激光单点烧蚀方法及理论公式计算出了nt-cBN的烧蚀阈值及阈值功率,分别为0.523 J/cm2和4.1 mW;基于烧蚀阈值,对nt-cBN材料在多种烧蚀功率下的单点烧蚀圆孔形貌进行了表征,并分析了不同阶段圆孔内壁多种微结构的形成与演变机理,阐明了随激光功率增加,nt-cBN表面经历了快速热汽化、熔化和相爆炸三种材料去除机理,并形成了纳米驼峰、爆裂和周期性波纹等不同烧蚀显微结构;对nt-cBN块材进行了直线扫描烧蚀加工,提出了基于光束扫描的动态烧蚀过程对材料的破坏形式及去除原理,并与单点烧蚀形成对比;建立了不同烧蚀功率下,飞秒激光扫描速度与加工微槽宽度和深度的关系曲线,并分析了烧蚀功率和扫描速度对加工效率和加工质量的影响规律,提出了能够保证加工效率并同时改善加工质量的激光扫描速度在0.1 mm/s左右.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵清亮	哈尔滨工业大学精密工程研究所	74	849	16.0	24.0
2	陈俊云	燕山大学车辆与能源学院	10	21	4.0	4.0
3	靳田野	哈尔滨工业大学精密工程研究所	3	4	1.0	2.0
4	王金虎	哈尔滨工业大学精密工程研究所	6	33	4.0	5.0