SIPM Membuat Kemajuan dalam Pemprosesan Laser Femtosaat Bagi Komposit Matriks Seramik Silikon Karbida

Baru-baru ini, pasukan penyelidik dari Makmal Utama Negeri bagi Fizik Laser Medan Intens, Institut Jentera Ketepatan Optik Shanghai (SIPM), Akademi Sains China (CAS), dengan kerjasama pasukan ahli akademik Shao-Ming Dong dari Institut Shanghai Silikat, CAS, dsb., telah mencadangkan dan menunjukkan kaedah untuk memantau pemesinan laser femtosaat bagi komposit matriks seramik silikon karbida (SiC CMC) berdasarkan filamentasi laser femtosaat SiC CMC dan pemantauan proses pemesinan laser femtosaat melalui plasma teraruh filamen Kaedah berdasarkan pemprosesan filamentasi laser femtosaat SiC CMC dan pemantauan proses oleh pendarfluor plasma yang disebabkan oleh filamen dicadangkan dan ditunjukkan. Hasil kajian telah diterbitkan sebagai "Alur ablasi filamen laser Femtosecond bagi komposit matriks seramik SiC dan pemantauan alurnya oleh pendarfluor plasma" dalam jurnal CCTV. Hasilnya diterbitkan dalam Ceramics International di bawah tajuk "Filamen laser femtosecond ablasi alur komposit matriks seramik SiC dan pemantauan alurnya oleh pendarfluor plasma.
Komposit matriks seramik silikon karbida, sebagai generasi baru bahan struktur haba, mempunyai kelebihan yang ketara seperti ketumpatan rendah, rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, kekuatan tinggi, dan lain-lain, dan oleh itu mempunyai potensi besar untuk digunakan dalam aeroangkasa, kuasa nuklear, negara. pertahanan, pengangkutan hipersonik, dsb. Kekerasan tinggi dan sifat anisotropik peranti bahan SiC CMC telah mengemukakan keperluan dan cabaran yang lebih tinggi untuk proses pemesinan seperti pemesinan ketepatan permukaan melengkung dan lubang dalam, dsb. Keputusan diringkaskan seperti berikut. Pemesinan. Mekanikal tradisional, waterjet, EDM, ultrasonik dan teknologi pemprosesan lain terdedah kepada burr, delaminasi, retak dan kecacatan lain, dan sukar untuk merealisasikan pemprosesan ketepatan. Pemprosesan laser ultrafast, sebagai sistem baharu "pemprosesan sejuk", dijangka memenuhi keperluan pemprosesan SiC CMC berketepatan tinggi dan lebih ketepatan.
Dalam kerja ini, penyelidik melalui filamentasi udara laser femtosecond, menghasilkan intensiti tinggi, julat interaksi panjang filamen, menggunakan filamen dalam permukaan SiC CMC untuk menyelesaikan pemprosesan alur berketepatan tinggi, dan kajian sistematik kedudukan filamen, tenaga nadi laser, kelajuan pengimbasan dan nombor pengimbasan lebar alur yang diproses filamen, kedalaman, zon terjejas haba, sudut kecenderungan dinding dalam dan parameter lain. Ciri julat interaksi panjang filamen cahaya menyediakan cara baharu untuk pemesinan ketepatan laser ultracepat bagi permukaan melengkung dan lubang dalam. Kajian ini mencadangkan dan menunjukkan kaedah pemantauan untuk proses pemprosesan SiC CMC oleh filamen optik dengan mengumpul dan menganalisis pendarfluor plasma yang dihasilkan oleh pemprosesan filamen optik SiC CMC dalam masa nyata, seperti pendarfluor 390.55 nm atom silikon (Rajah 1). dan 2). Didapati bahawa variasi keamatan garis spektrum pendarfluor 390.55 nm atom silikon bertindak balas secara langsung kepada penyingkiran bahan permukaan SiC CMC di bawah keadaan parameter pemprosesan yang berbeza, yang membantu untuk memahami, memantau dan mengoptimumkan proses pemprosesan fotofilamen SiC CMC.
Kerja ini disokong oleh Program Penyelidikan dan Pembangunan Utama Negara China, Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China, Projek Utama Kerjasama Antarabangsa Akademi Sains China, Projek Sains dan Teknologi Perbandaran Shanghai, dan Projek Shanghai. Transformasi dan Perindustrian Pencapaian Sains dan Teknologi.

Rajah 1 (a) Gambar rajah skematik alur V yang diproses oleh filamen optik, (b) dan (c) gambar pandangan atas dan morfologi keratan rentas alur V yang diproses oleh filamen optik, masing-masing, (d) gambar sisi pendarfluor filamen optik, dan (e) dan (f) spektrum dan spektrum asal dengan penyingkiran latar belakang spektrum kontinum pendarfluor plasma yang disebabkan oleh interaksi filamen optik dengan SiC CMC, masing-masing.

Rajah 2 (a) Morfologi alur SiC CMC yang diproses oleh filamen cahaya pada tenaga laser yang berbeza, (b) lengkung kontur profil kedalaman keratan rentas alur pada 2.4 mJ, (c) variasi lebar alur, kedalaman, zon terjejas haba, dan sudut kecondongan dinding dalam dengan tenaga laser, dan (d) variasi keamatan pendarfluor plasma dengan tenaga laser.