SIPM در پردازش لیزری فمتوثانیه کامپوزیت های ماتریس سرامیکی سیلیکون کاربید پیشرفت می کند

اخیراً یک تیم تحقیقاتی از آزمایشگاه کلیدی دولتی فیزیک لیزر میدان شدید، موسسه ماشین‌های دقیق نوری شانگهای (SIPM)، آکادمی علوم چین (CAS)، با همکاری تیمی از آکادمیک شائو مینگ دونگ از موسسه شانگهای سیلیکات ها، CAS و غیره، روشی را برای نظارت بر ماشینکاری لیزری فمتوثانیه ای کامپوزیت های زمینه سرامیکی کاربید سیلیکون (SiC CMCs) بر اساس رشته لیزری فمتوثانیه ای سی سی سی سی سی و نظارت بر فرآیند ماشینکاری لیزری فمتوثانیه ای که از طریق فرآیند ماشینکاری لیزری فیمتوثانیه انجام می شود، پیشنهاد و نشان داده است. روشی مبتنی بر پردازش رشته‌ای لیزری فمتوثانیه SiC CMC و نظارت بر فرآیند توسط فلورسانس پلاسما ناشی از رشته پیشنهاد و نشان داده شده است. نتایج این مطالعه به عنوان "شیارهای بریده شده با فیلامنت لیزری فمتوثانیه از کامپوزیت ماتریکس سرامیکی SiC و نظارت بر شیارهای آن توسط فلورسانس پلاسما" در مجله CCTV منتشر شد. نتایج در Ceramics International تحت عنوان "شیارهای فرسوده با فیلامنت لیزری فمتوثانیه کامپوزیت ماتریکس سرامیکی SiC و نظارت بر شیارهای آن توسط فلورسانس پلاسما" منتشر شد.
کامپوزیت های زمینه سرامیکی کاربید سیلیکون به عنوان نسل جدیدی از مواد ساختاری حرارتی دارای مزایای قابل توجهی از جمله چگالی کم، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بالا و غیره بوده و از این رو پتانسیل بالایی برای کاربرد در صنایع هوافضا، انرژی هسته ای، ملی دارند. دفاع، حمل و نقل مافوق صوت، و غیره. سختی بالا و ماهیت ناهمسانگرد دستگاه های مواد SiC CMC، الزامات و چالش های بالاتری را برای فرآیندهای ماشینکاری مانند ماشینکاری دقیق سطوح منحنی و سوراخ های عمیق و غیره ایجاد کرده است. نتایج به شرح زیر خلاصه می شود. ماشینکاری. فناوری‌های سنتی مکانیکی، واترجت، EDM، اولتراسونیک و سایر فناوری‌های پردازش مستعد بریدگی، لایه‌برداری، ترک‌ها و سایر نقص‌ها هستند و درک پردازش دقیق دشوار است. پردازش لیزری فوق سریع، به عنوان یک سیستم جدید "پردازش سرد"، انتظار می رود که نیازهای پردازش سی سی سی سی سی سی با دقت بالا و حتی بیش از حد دقیق را برآورده کند.
در این کار، محققان از طریق فیلامنتاسیون هوای لیزری فمتوثانیه، منجر به ایجاد دامنه برهمکنش با شدت بالا و طولانی رشته، استفاده از رشته در سطح SiC CMC برای تکمیل پردازش شیار با دقت بالا، و مطالعه سیستماتیک موقعیت رشته، انرژی پالس لیزر، سرعت اسکن و تعداد اسکن عرض فیلامنت فرآوری شده عرض شیار، عمق، منطقه متاثر از حرارت، زاویه شیب دیواره داخلی و سایر پارامترها. محدوده برهمکنش طولانی مشخصه رشته نور، راه جدیدی را برای ماشینکاری لیزری فوق سریع سطوح منحنی و سوراخ های عمیق فراهم می کند. این مطالعه یک روش نظارتی را برای فرآیند پردازش SiC CMC توسط رشته نوری با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل فلورسانس پلاسما ایجاد شده توسط پردازش رشته نوری SiC CMC در زمان واقعی، مانند فلورسانس 390.55 نانومتری اتم‌های سیلیکون، پیشنهاد و نشان می‌دهد (شکل 1). و 2). مشخص شده است که تغییر شدت خط طیفی فلورسانس 390.55 نانومتری اتم‌های سیلیکون به طور مستقیم به حذف مواد سطحی SiC CMC تحت شرایط پارامترهای مختلف پردازش پاسخ می‌دهد، که برای درک، نظارت و بهینه‌سازی فرآیند پردازش فتوفیلامنت SiC مفید است. CMC.
این کار توسط برنامه تحقیق و توسعه کلید ملی چین، بنیاد ملی علوم طبیعی چین، پروژه کلیدی همکاری بین المللی آکادمی علوم چین، پروژه علم و فناوری شهرداری شانگهای و پروژه شانگهای حمایت شده است. تحول و صنعتی شدن دستاوردهای علمی و فناوری.

شکل 1 (الف) نمودار شماتیک شیار V پردازش شده توسط فیلامنت نوری، (ب) و (ج) عکس های نمای بالا و مورفولوژی مقطعی شیار V پردازش شده توسط رشته نوری، به ترتیب، (د) عکس های جانبی فلورسانس رشته نوری، و (e) و (f) طیف و طیف اصلی با حذف زمینه طیفی پیوسته فلورسانس پلاسما ناشی از برهمکنش رشته نوری با SiC CMC، به ترتیب.

شکل 2 (الف) مورفولوژی شیارهای SiC CMC پردازش شده توسط رشته نور در انرژی های مختلف لیزر، (ب) منحنی های کانتوری پروفایل عمق مقطع شیار در 2.4 میلی ژول، (ج) تغییر در عرض، عمق شیار، منطقه متاثر از حرارت، و زاویه شیب دیواره داخلی با انرژی لیزر، و (د) تغییر شدت فلورسانس پلاسما با انرژی لیزر.