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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。
关键词： 氧化区、材料去除率、切缝宽度、激光熔覆金属、表面裂纹、锥度、表面粗糙度、重铸层
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光钻孔重铸层厚度对CMSX-4合金疲劳性能的影响建模
摘要： 本文提出了一种考虑激光钻孔对涡轮叶片气膜冷却孔影响的疲劳寿命预测建模新方法。该方法基于Basquin定律等应力-寿命模型，并引入制造损伤效应。通过考虑激光钻孔工艺产生的重熔层等表面损伤，所提出的经验模型相比其他应力-寿命模型具有独特的通用性。该经验模型已通过现有疲劳数据进行了全面测试和验证。统计分析表明，该模型能充分考虑重熔层厚度影响，适用于估算激光钻孔试样的疲劳寿命。即使仅有少量疲劳数据样本，该模型也能估算未测试试样的寿命，从而减少所需的测试数据量。
关键词： 疲劳寿命、重铸层、激光钻孔、表面缺陷
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于自适应神经模糊推理系统的Inconel-718薄板激光套料加工过程中重铸层厚度建模
摘要： 在激光套料钻削Inconel-718过程中，熔融材料的再凝固是实现高精度高质量钻孔的主要障碍。再凝固会影响钻孔的性能。许多研究者尝试优化激光套料钻削工艺以提高钻孔质量特性。但迄今为止，关于Inconel-718激光套料钻削中重铸层形成的研究报道有限。本文通过实验研究了激光套料钻削过程中的重铸层形成，并采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)预测重铸层形成。实验采用脉冲Nd:YAG激光对1.4毫米厚的Inconel-718板材进行加工，测量每次实验的重铸层厚度并进行ANFIS预测，同时讨论了不同输入参数对重铸层的影响。
关键词： 重铸层，激光套料钻孔，自适应神经模糊推理系统，因康镍718合金
更新于2025-09-11 14:15:04
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4H碳化硅晶圆激光烧蚀过程中重铸行为的探究
摘要： 4H碳化硅（SiC）是适用于高速功率器件的半导体材料，同时也是一种典型的难加工硬脆材料。激光烧蚀是加工SiC的有效方法，但重铸层是激光烧蚀过程中不可避免的热损伤。本研究通过实验与数值模拟相结合的方法，探究了4H-SiC激光烧蚀过程中的重铸行为。重铸凸起高度为1.4-3.3微米，宽度为12-22微米，其成分包含SiC、Si和SiO2（检测到15.08 wt%的氧元素）。扫描电镜观察显示重铸凸起上存在微裂纹和孔隙群。熔池中的反冲压力与表面张力主导着重铸凸起的形成过程。5000K温度下Si蒸汽的反冲压力达2.27MPa，相当于大气压的22倍。模拟结果表明熔池中部流体呈环绕流动，周边流体向上流动——上部流动近乎层流，而熔池底部流动呈湍流状态并裹挟空气形成气泡。随着时间推移，熔池中汽化形成的匙孔逐渐加深且侧壁更趋倾斜，同时伴随重铸凸起的"生长"。平均激光功率增大导致重铸高度与宽度增加的主要原因有三：(a)反冲压力升高；(b)熔池温度梯度增大强化了马兰戈尼对流；(c)熔池体积扩大致使更多材料熔化。激光扫描速度降低时，熔池内更多液态材料发生汽化而非向外喷射形成重铸凸起。激光脉冲频率升高会降低峰值激光强度，从而导致反冲压力减小，同时还会减弱激光加热能力并减少可喷射的熔融材料量。
关键词： 马兰戈尼对流、反冲压力、4H碳化硅、重铸层、激光烧蚀
更新于2025-09-11 14:15:04