A SIPM előrelépést tesz a szilícium-karbid kerámia mátrix kompozitok femtoszekundumos lézeres feldolgozásában

A közelmúltban a Kínai Tudományos Akadémia (CAS) Sanghaji Optikai Precíziós Gépek Intézete (SIPM) Intenzív Mező Lézerfizikai Állami Kulcslaboratóriumának kutatócsoportja Shao-Ming Dong akadémikus csapatával együttműködve, a Sanghaji Intézetből. szilikátok, CAS stb., javasolt és bemutatott egy módszert a szilícium-karbid kerámia mátrix kompozitok (SiC CMC) femtoszekundumos lézeres megmunkálásának monitorozására, amely SiC CMC-k femtoszekundumos lézeres filamentációján és a femtoszekundumos lézeres megmunkálási folyamat monitorozásán alapul, izzószál-indukált plazma segítségével Javasolunk és bemutatunk egy módszert, amely a SiC CMC femtoszekundumos lézerszálas feldolgozásán és a folyamat filamentekkel indukált plazmafluoreszcenciával történő nyomon követésén alapul. A tanulmány eredményeit a CCTV folyóiratban "Femtoszekundumos lézerfilamenttel ablált barázdák SiC kerámia mátrix kompozit és barázdáltság monitorozása plazma fluoreszcenciával" címmel tették közzé. Az eredményeket a Ceramics International folyóiratban publikálták „Femtoszekundumos lézerfilamenttel ablált barázdák SiC kerámia mátrix kompozitból és barázdáltságának monitorozása plazma fluoreszcenciával” címmel.
A szilícium-karbid kerámia mátrix kompozitok, mint a termikus szerkezeti anyagok új generációja, jelentős előnyökkel rendelkeznek, mint például az alacsony sűrűség, a magas hőmérséklet-állóság, a korrózióállóság, a nagy szilárdság stb., ezért nagy potenciállal rendelkeznek az űrrepülésben, az atomenergiában, a nemzeti környezetben. védelem, hiperszonikus szállítás, stb. A SiC CMC anyagú eszközök nagy keménysége és anizotróp jellege magasabb követelményeket és kihívásokat támaszt a megmunkálási folyamatokkal szemben, mint például íves felületek és mély furatok precíziós megmunkálása stb. Az eredményeket az alábbiakban foglaljuk össze. Megmunkálás. A hagyományos mechanikai, vízsugaras, szikraforgácsolási, ultrahangos és egyéb feldolgozási technológiák hajlamosak sorja, rétegválás, repedések és egyéb hibák kialakulására, és nehéz a precíziós feldolgozást megvalósítani. Az ultragyors lézeres feldolgozás, mint a "hidegfeldolgozás" új rendszere várhatóan megfelel a nagy pontosságú, sőt a túlprecíz SiC CMC feldolgozás igényeinek.
Ebben a munkában a kutatók a femtoszekundumos lézeres levegő filamentáción keresztül, ami az izzószál nagy intenzitású, hosszú interakciós tartományát eredményezi, a SiC CMC felületén lévő izzószálat a nagy pontosságú horonyfeldolgozás befejezéséhez, valamint az izzószál helyzetének szisztematikus tanulmányozását végzik. A lézerimpulzus energiája, a pásztázási sebesség és a szkennelési szám a feldolgozott izzószál szélessége horonyszélesség, mélység, hőhatás zóna, a belső fal dőlésszöge és egyéb paraméterek. A fényszálra jellemző hosszú interakciós tartomány új módot kínál az ívelt felületek és mély furatok ultragyors lézeres precíziós megmunkálására. A tanulmány a SiC CMC optikai szálas feldolgozási folyamatának monitorozási módszerét javasolja és bemutatja a SiC CMC optikai szálas feldolgozása által generált plazmafluoreszcencia valós idejű összegyűjtésével és elemzésével, például a szilícium atomok 390,55 nm-es fluoreszcenciájával (1. ábra). és 2). Megállapítást nyert, hogy a szilícium atomok 390,55 nm-es fluoreszcens spektrális vonalának intenzitásának változása közvetlenül reagál a SiC CMC felületi anyag eltávolítására különböző feldolgozási paraméterek mellett, ami segít megérteni, nyomon követni és optimalizálni a SiC fotofilament feldolgozási folyamatát. CMC.
Ezt a munkát a Kínai Nemzeti Kutatási és Fejlesztési Program, a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány, a Kínai Tudományos Akadémia Nemzetközi Együttműködési Kulcsprojektje, a Sanghaji Önkormányzat Tudományos és Technológiai Projektje és a Sanghaji Projekt támogatta. Tudományos és technológiai eredmények Átalakulás és iparosítás.

1. ábra (a) Az optikai szállal feldolgozott V-horony vázlatos diagramja, (b) és (c) az optikai szállal feldolgozott V-horony felülnézeti és keresztmetszeti morfológiájának fényképei, (d) oldalsó fotók az optikai szál fluoreszcenciája, valamint az (e) és (f) eredeti spektrumok és spektrumok az optikai szál SiC CMC-vel való kölcsönhatása által kiváltott plazma fluoreszcencia folytonos spektrális hátterének eltávolításával.

2. ábra (a) Fényszálakkal feldolgozott SiC CMC hornyok morfológiája különböző lézerenergiákon, (b) a horonykeresztmetszet mélységi profiljának kontúrgörbéi 2,4 mJ-nél, (c) a horony szélességének, mélységének változása, hőhatás zóna, és a belső fal dőlésszöge a lézerenergiával, és (d) a plazma fluoreszcencia intenzitás változása a lézer energiájával.