中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属先进制造技术研究所激光与智能能量场制造团队自2012年8月起,启动了高速皮秒/纳秒微细加工项目,针对陶瓷基复合材料(CMC)短脉冲激光加工工艺进行了深入的研究和大量的实验,近期取得新进展。
如图1、图2所示,采用纳秒脉冲激光的高速扫描方法,团队成功实现了中航复材产3毫米厚CMC材料的复杂形状精密低损伤加工,包括疲劳测试件和拉伸测试件的加工,从0.125到10毫米直径的孔钻削,CMC和树脂基材料微型齿轮件的加工,以及三角凹槽的三维加工。
图1显示,高功率纳秒激光器在适当的脉冲宽度和扫描速度下,可以实现高分辨率的凹槽加工,其表面和侧面加工完整性良好,在激光共聚焦显微镜的观察中没有发现微裂纹。目前,此项新进展已经在“MP3 2014 & ICPBPT 2014高能束流加工技术国际学术会议”、“ASME/MSEC大会”等国际大会上获得同领域专家的一致好评,并在《中国航空制造技术》等期刊上发表相关文章。