發(fā)布時(shí)間：2021-12-16 00:04

　　硬脆材料微加工中常存在材料易崩裂、刀具磨損嚴(yán)重、加工效率低等不足,引入超短脈沖激光微加工技術(shù),通過(guò)光-熱-力效應(yīng)引發(fā)材料去除,可有效克服上述加工難題。以羥基磷灰石生物陶瓷、氧化鋁工程陶瓷、單晶硅三種典型硬脆材料為加工對(duì)象,探索基于皮秒激光的微加工工藝方法,嘗試?yán)眉す飧汕�、液體輔助、化學(xué)輔助等不同手段,完成微槽、微孔等結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量加工,并分析微加工表面特征形貌,評(píng)估工藝方法可行性。 

【文章來(lái)源】：電加工與模具. 2020,(01)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

皮秒激光微加工系統(tǒng)

利用此套微加工系統(tǒng)，可在半導(dǎo)體、陶瓷等硬脆材料上實(shí)現(xiàn)微槽、微孔等結(jié)構(gòu)的精細(xì)加工。針對(duì)微槽結(jié)構(gòu)，采用掃描振鏡往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式，配合適當(dāng)激光與運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)。圖2是針對(duì)微孔結(jié)構(gòu)采用的打孔方案，激光束焦平面沿材料厚度方向進(jìn)給，同時(shí)在每一個(gè)厚度層面，光斑沿同心圓路徑由內(nèi)而外多次掃描，直至結(jié)束。在打孔過(guò)程中可引入輔助溶液，圖2a所示Ⅰ、Ⅱ兩種液面高度依次對(duì)應(yīng)浸入式液下激光打孔、半浸入式溶液輔助激光打孔；而當(dāng)液面與材料脫離接觸后，可視為圖2a所示Ⅲ的激光干切加工。2 超短皮秒脈沖激光微加工試驗(yàn)

氧化鋁陶瓷因耐高溫、耐腐蝕、耐磨損，被廣泛應(yīng)用于MEMS器件、航空航天等領(lǐng)域[2-3]；然而，作為一種典型硬脆材料，傳統(tǒng)加工方法伴隨著加工效率低、刀具磨損嚴(yán)重、易產(chǎn)生微裂紋等不足。將超短脈沖激光加工技術(shù)運(yùn)用于氧化鋁陶瓷材料微打孔方面，可高效精密地加工出高質(zhì)量、大深徑比微孔。采用圖2a所示Ⅲ的無(wú)液體輔助干切加工方式，得到的皮秒激光加工微孔結(jié)果見(jiàn)圖4�？芍�，微孔入口直徑約80μm，邊緣清晰，無(wú)明顯熔渣堆積、變色區(qū)域及熱損傷區(qū)域，出口直徑遠(yuǎn)小于入口，微孔錐度約3.5°；同時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)，微孔側(cè)壁密布有亞微米尺度細(xì)小顆粒，可能是由側(cè)壁上殘留的熔融態(tài)物質(zhì)再凝固而得。


本文編號(hào)：3537379