摘要
目的 揭示激光与Cf/C-SiC陶瓷基复合材料相互作用机理,分析激光能量密度对材料形性演变的影响规律.提出Cf/C-SiC陶瓷基复合材料激光复合超声磨削加工方案,探究硬脆材料多能场复合加工的可行性.方法 使用不同能量密度的激光束扫描Cf/C-SiC陶瓷基复合材料表面,以明确材料烧蚀行为.在材料表面预制不同间距的平行纹理沟槽,进而对比传统磨削、超声辅助磨削和激光复合超声磨削的加工效果,同时研究不同扫描间距的预制沟槽对磨削效果的影响规律.结果 陶瓷基复合材料(CMC)在激光作用下可呈现2种截然不同的状态,改性状态时材料以氧化等热化学变化为主,样件内出现热影响区和裂纹区.烧蚀状态时材料以热物理和热机械变化为主,样件内出现烧蚀凹坑、重铸层、热影响区和裂纹区.纤维束中界面经整体脱黏后,裂纹向下延伸并发生偏转.基体中的裂纹多起源于纤维界面处,并在扩展过程中发生偏转、分叉.激光烧蚀作用可改变材料的可加工性,有利于后续超声磨削加工.激光复合超声磨削的两方向磨削力相较传统磨削分别减小了51.4％和56.5％,同时表面粗糙度Sa可降低至4.228μm.结论 激光复合超声磨削可有效降低磨削力和加工表面粗糙度,从而提高加工质量,该方法在实现硬脆材料高质量低成本加工方面具有较大的潜能.
基金项目
中央高校基本科研业务费项目(DUT21GF403)
中央高校基本科研业务费项目(DUT22YG210)
中央高校基本科研业务费项目(DUT22LAB117)
大连市高层次人才创新计划(2020RD02)
航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(P2022-B-IV-012-001)
维普
万方数据