【摘 要】
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碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C/SiC复合材料）具有强度大、模量高、耐腐蚀、质量小及高温力学性能等特点,广泛应用于新能源、航空航天、汽车制造等领域。而其高强度、高硬度及各向异性等材料特点,使得传统加工工艺难以实现C/SiC复合材料高效、精密、稳定地加工。针对这些问题本文提出应用纳秒激光加工技术加工C/SiC复合材料,探索纳秒激光加工C/SiC复合材料的去除机理,研究激光加工参数对C/SiC复合
【基金项目】
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浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室开放基金:2.5维C/SiC复合材料的纳秒激光微孔加工（项目编号:PR-18002）；
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碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C/SiC复合材料）具有强度大、模量高、耐腐蚀、质量小及高温力学性能等特点,广泛应用于新能源、航空航天、汽车制造等领域。而其高强度、高硬度及各向异性等材料特点,使得传统加工工艺难以实现C/SiC复合材料高效、精密、稳定地加工。针对这些问题本文提出应用纳秒激光加工技术加工C/SiC复合材料,探索纳秒激光加工C/SiC复合材料的去除机理,研究激光加工参数对C/SiC复合材料加工形貌的影响,提出优化加工形貌的加工策略,在此基础上探究特征型孔尺寸与激光参数的映射关系,实现2.5维C/SiC复合材料特征型孔的高效、精确、稳定加工。首先,采用点烧蚀实验探究纳秒激光加工C/SiC复合材料的烧蚀去除过程,揭示激光加工过程中C/SiC复合材料的烧蚀形貌渐变过程,根据实验结果建立纳秒激光加工C/SiC复合材料的烧蚀去除模型,计算出纳秒激光加工C/SiC复合材料的烧蚀阈值及纳秒激光的束腰半径,揭示了纳秒激光点烧蚀C/SiC复合材料的烧蚀去除机理。其次,通过正交实验,探究不同参数对纳秒激光加工C/SiC复合材料刻线加工烧蚀形貌的影响。研究激光功率、扫描次数、扫描速度对烧蚀刻线形貌的影响,优选出沟槽宽度一致性较好的加工参数。采用COMSOL软件进行激光加工C/SiC复合材料的温度场仿真,探究了刻线加工过程中的能量传递过程,实验与仿真结合最终揭示了激光加工C/SiC复合材料刻线的加工机理。最后,进行C/SiC复合材料型面加工的实验,探究不同参数对纳秒激光加工C/SiC复合材料型面加工效果的影响,揭示了纳秒激光加工C/SiC复合材料的型面去除机理,优选出效率较高的加工参数。在此基础上进一步优化工艺条件,改变激光焦点,探究深度与扫描次数的关系,最终实现C/SiC复合材料特征型孔（方孔,盲孔,沟槽等）的高效、精确、稳定地加工。
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