SIPM, Silisyum Karbür Seramik Matris Kompozitlerinin Femtosaniye Lazer İşlemesinde İlerleme Kaydediyor

Son zamanlarda, Yoğun Alan Lazer Fiziği Devlet Anahtar Laboratuvarı, Şangay Optik Hassas Makine Enstitüsü (SIPM) ve Çin Bilimler Akademisi'nden (CAS) bir araştırma ekibi, Şangay Enstitüsü'nden akademisyen Shao-Ming Dong'dan oluşan bir ekiple işbirliği içinde. of Silicates, CAS, vb., silisyum karbür seramik matris kompozitlerinin (SiC CMC'ler) femtosaniye lazerle işlenmesini izlemek için, SiC CMC'lerin femtosaniye lazer filamentasyonuna ve filament kaynaklı plazma aracılığıyla femtosaniye lazer işleme sürecinin izlenmesine dayanan bir yöntem önerdi ve gösterdi. SiC CMC'nin femtosaniye lazer filamentasyon işlemine ve işlemin filament kaynaklı plazma floresansı ile izlenmesine dayanan bir yöntem önerilmiş ve gösterilmiştir. Çalışmanın sonuçları CCTV dergisinde "SiC seramik matris kompozitinin femtosaniye lazer filamanı ablasyonlu oyukları ve plazma floresansı ile oluklarının izlenmesi" başlığıyla yayınlandı. Sonuçlar, Ceramics International'da "SiC seramik matris kompozitinin femtosaniye lazer filamanla aşındırılmış oyukları ve bunun plazma floresansı ile oluk açılmasının izlenmesi" başlığı altında yayınlandı.
Silisyum karbür seramik matrisli kompozitler, yeni nesil termal yapısal malzemeler olarak düşük yoğunluk, yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci, yüksek mukavemet vb. gibi önemli avantajlara sahiptir ve bu nedenle havacılık, nükleer enerji, ulusal uygulamalarda büyük uygulama potansiyeline sahiptir. savunma, hipersonik taşıma vb. SiC CMC malzeme cihazlarının yüksek sertliği ve anizotropik yapısı, kavisli yüzeylerin ve derin deliklerin hassas işlenmesi vb. gibi işleme süreçleri için daha yüksek gereksinimleri ve zorlukları ortaya çıkarmıştır. Sonuçlar aşağıda özetlenmiştir. İşleme. Geleneksel mekanik, su jeti, EDM, ultrasonik ve diğer işleme teknolojileri çapak, delaminasyon, çatlak ve diğer kusurlara eğilimlidir ve hassas işlemenin gerçekleştirilmesi zordur. Yeni bir "soğuk işleme" sistemi olarak ultra hızlı lazer işlemenin, yüksek hassasiyetli ve hatta aşırı hassasiyetli SiC CMC işleme ihtiyaçlarını karşılaması bekleniyor.
Bu çalışmada, araştırmacılar, femtosaniye lazer hava filamanı aracılığıyla filamanın yüksek yoğunluklu, uzun etkileşim aralığıyla sonuçlanır, yüksek hassasiyetli oluk işlemeyi tamamlamak için SiC CMC yüzeyindeki filamanı kullanır ve filaman pozisyonunun sistematik çalışmasını sağlar. Lazer darbe enerjisi, tarama hızı ve tarama sayısı, işlenen filamentin genişliği, oluk genişliği, derinlik, ısıdan etkilenen bölge, iç duvar eğim açısı ve diğer parametreler. Işık filamanının uzun etkileşim aralığı özelliği, kavisli yüzeylerin ve derin deliklerin ultra hızlı lazerle hassas işlenmesi için yeni bir yol sağlar. Çalışma, silikon atomlarının 390,55 nm floresansı gibi SiC CMC'nin optik filament işlemesi tarafından üretilen plazma floresansını gerçek zamanlı olarak toplayıp analiz ederek, optik filament ile SiC CMC işleme süreci için bir izleme yöntemi önerir ve gösterir (Şekil 1). ve 2). Silikon atomlarının 390,55 nm floresans spektral çizgisinin yoğunluğunun değişiminin, SiC'nin fotofilament işleme sürecini anlamak, izlemek ve optimize etmek için yararlı olan, farklı işleme parametresi koşulları altında SiC CMC yüzey malzemesinin çıkarılmasına doğrudan yanıt verdiği bulunmuştur. CMC.
Bu çalışma Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Çin Bilimler Akademisi Uluslararası İşbirliği Anahtar Projesi, Şangay Belediyesi Bilim ve Teknoloji Projesi ve Şangay Projesi tarafından desteklenmiştir. Bilimsel ve Teknolojik Başarı Dönüşüm ve Sanayileşme.

Şekil 1 (a) Optik filaman ile işlenen V-oluğun şematik diyagramı, (b) ve (c) sırasıyla optik filaman ile işlenen V-oluğun üstten görünüşünün ve kesit morfolojisinin fotoğrafları, (d) yanal fotoğrafların fotoğrafları optik filamanın floresansı ve (e) ve (f) sırasıyla optik filamanın SiC CMC ile etkileşimi ile indüklenen plazma floresansının sürekli spektral arka planının kaldırılmasıyla orijinal spektrumlar ve spektrumlar.

Şekil 2 (a) Farklı lazer enerjilerinde ışık filamanı ile işlenen SiC CMC oluklarının morfolojisi, (b) 2,4 mJ'de oluk kesitinin derinlik profilinin kontur eğrileri, (c) oluk genişliğinin, derinliğinin değişimi, ısıdan etkilenen bölge ve iç duvarın lazer enerjisi ile eğim açısı ve (d) plazma floresans yoğunluğunun lazer enerjisi ile değişimi.