机械工程学报

作者：李继成, 陈广俊, 许金凯, 于化东

单位：1. 长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室 长春 130022;2. 长春理工大学机电工程学院 长春 130022;3. 吉林大学机械与航空航天工程学院 长春 130025

关键词：C/SiC复合材料,激光超声复合微切削,损伤机理,表面质量；

基金：国家自然科学基金(U19A20103)和吉林省重大科技专项(20230301005GX)资助项目。

C/SiC复合材料具有高比强度、低密度、低热膨胀系数、耐磨损、耐高温等优异的机械与力学性能，广泛应用于航空航天、国防、电子等领域。但因其特殊的组织结构与材料特性，在加工中极易产生纤维拔出、剥落、微裂纹扩展、破碎等损伤或缺陷，直接导致加工难度大、刀具磨损快、加工精度低、表面质量差，严重制约了高端装备的性能。开展C/SiC复合材料激光超声复合微切削(L-UHM)材料损伤机理与表面质量研究，分析激光超声双能场作用下C/SiC复合材料的失效机制。基于正交切削模型建立常规加工(CM)、激光辅助加工(LAM)和L-UHM微观切削模型，揭示CM、LAM和L-UHM中三种典型纤维方向下纤维相与SiC基体相的去除机制，评价不同纤维方向下微观形貌和表面粗糙度。结果表明，激光超声复合微切削可显著降低纤维断裂能，抑制纤维弯曲，缩小SiC基体破碎面积，大幅提升加工表面质量。相比CM和LAM，L-UHM可明显抑制纤维开裂、基体破碎及基体裂纹扩展，纤维断口更加平整规则。此外，在L-UHM中顺纤维方向表面质量较LAM提高了10.1%，证明了理论分析的正确性。

来源：2024年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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