钛合金的纳秒光纤激光微铣削微通道制备与冶金特性分析

摘要： 激光微铣削技术用于在金属和非金属材料上制造微通道。对于常规方法而言，加工≤100微米的微结构仍具挑战性。纳秒光纤激光微加工因其适用于激光微铣削的前景而日益普及。微通道的应用效果取决于其几何尺寸、轮廓和表面质量。本研究通过实验探究了工艺参数（扫描次数、扫描速度、脉冲重复频率和辅助气压）对激光微铣削过程中顶部切缝宽度、锥度、表面粗糙度和金属去除率的影响。实验测得微通道宽度介于45.5至70.9微米之间。针对每个响应指标均建立了回归模型，并通过方差分析剔除不显著参数。通过扫描电镜图像观察微通道内部表面裂纹来分析热应力，发现较高脉冲重复频率、较少扫描次数、较高扫描速度及高气压条件有利于减少表面裂纹。较慢扫描速度和最少扫描次数时会出现再沉积现象。通道边界氧化区宽度介于37至58微米之间。钛表面形成的氧化层使通道中心区域的氧含量（从51.08%增至76.22%）显著高于外部环境。