發(fā)布時間：2017-10-11 21:00

  本文關(guān)鍵詞：飛秒激光加工SiC表面粗糙度控制模型研究

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【摘要】：飛秒激光加工是微納加工領(lǐng)域一種重要的加工方法,其加工應(yīng)用范圍廣泛,從軟金屬到淬火鋼、不銹鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等難加工材料,到半導(dǎo)體、玻璃、陶瓷等硬脆非金屬材料。飛秒加工重要特征表現(xiàn)在被加工工件尺度小、加工精度高、熱影響區(qū)近乎無等方面。以碳化硅(SiC)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體具有極低的熱膨脹系數(shù),高的耐溫性,極好的化學(xué)穩(wěn)定性,優(yōu)良的電絕緣性、透紫外光譜性以及近紅外光譜性能并有著高于普通玻璃的機(jī)械性能。本文：1建立飛秒激光加工寬禁帶材料表面粗糙度控制模型；在引入雙溫方程,在改進(jìn)的統(tǒng)一的雙溫方程基礎(chǔ)上,建立飛秒激光燒蝕加工基體材料的數(shù)值模擬模型,并對數(shù)值模型進(jìn)行推導(dǎo)計算,以及對涉及到基體材料晶格溫度的變化趨勢情況進(jìn)行討論分析。2對飛秒激光加工寬禁帶材料表面粗糙度進(jìn)行數(shù)值仿真；根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)查找碳化硅的相關(guān)物理參數(shù),之后根據(jù)上一步建立的數(shù)值模擬方程,使用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)值計算和模擬仿真實驗,得出飛秒激光燒蝕加工碳化硅材料表面加工形貌,晶格溫度變化,反射率吸收率等與表面加工質(zhì)量相關(guān)的重要參數(shù)。3進(jìn)行實驗驗證控制模型的合理性。根據(jù)MATLAB數(shù)值計算模擬仿真的結(jié)果,分析討論影響飛秒激光加工碳化硅表面粗糙度的因素有哪些,并且對其進(jìn)行深入剖析,最后通過實驗總結(jié)和模型計算,找到控制碳化硅表面粗糙度實際加工的重疊率。
【關(guān)鍵詞】：飛秒激光 雙溫方程 SiC 粗糙度控制
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.24;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-22
• 引言8-9
• 1.1 飛秒激光及激光器的發(fā)展9-11
• 1.2 飛秒激光微納加工的類型11-18
• 1.2.1 飛秒激光燒蝕微加工12-16
• 1.2.2 雙光子聚合加工16-18
• 1.3 課題研究內(nèi)容與意義18-22
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容18-20
• 1.3.2 課題研究意義20-22
• 第二章 飛秒激光燒蝕材料機(jī)理研究22-34
• 2.1 引入雙溫方程22-23
• 2.2 改進(jìn)的雙溫方程23-28
• 2.2.1 驗證雙溫方程23
• 2.2.2 雙溫方程的改進(jìn)及其應(yīng)用23-27
• 2.2.3 統(tǒng)一的雙溫方程的提出27-28
• 2.3 雙溫方程的建立28-32
• 2.3.1 飛秒激光脈沖燒蝕機(jī)理28
• 2.3.2 雙溫方程的建立與簡化28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 飛秒激光燒蝕基體材料數(shù)值模擬研究34-44
• 3.1 有限差分法的介紹34-35
• 3.2 差分形式的建立與計算35-38
• 3.2.1 差分形式的建立35-36
• 3.2.2 差分方程的計算36-38
• 3.3 計算結(jié)果分析38-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 飛秒激光加工碳化硅表面的燒蝕機(jī)理模擬44-60
• 4.1 碳化硅燒蝕模型與優(yōu)化44-53
• 4.1.1 理論燒蝕模型優(yōu)化研究46
• 4.1.2 飛秒激光加工碳化硅模型46-53
• 4.2 飛秒激光燒蝕模擬計算53-55
• 4.3 燒蝕模擬結(jié)果分析55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 飛秒脈沖激光燒蝕數(shù)值控制60-64
• 5.1 飛秒脈沖激光燒蝕加工系統(tǒng)60-61
• 5.2 掃描速度對燒蝕的影響61-63
• 5.2.1 掃描速度對加工形貌的寬度影響61-62
• 5.2.2 掃描速度對加工形貌的深度影響62-63
• 5.3 探究其他因素對燒蝕的影響63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和參加科研情況說明70-72
• 致謝72

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本文編號：1014697