机械工程学报

作者：李涛, 黄惟琦, 龙归, 杨思铄, 张建国, 肖峻峰, 许剑锋

单位：1. 华中科技大学机械科学与工程学院 武汉 430074;2. 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室 武汉 430074

关键词：激光抛光,塑性变形,形貌演变,超精密加工；

基金：国家自然科学基金(51705172，51905194，52225506，52188102)和中央高校基本科研业务费专项资金(2020kfyXJJS085)资助项目。

激光抛光是一种非接触式等材超精密抛光方法，在单晶硅的激光抛光实验中观测到的“山”字形表面形貌演化规律无法用传统的表面张力和马兰戈尼效应主导的熔池流动理论解释，研究发现塑性变形在单晶硅表面形貌演化中扮演关键角色。通过对残余应力的测量以及截面TEM的观测，发现塑性变形出现在材料熔化之前。综合考虑熔化前的塑性变形及熔化后的表面张力和马兰戈尼效应，对单点激光抛光后中心凸起及边缘堆积的“山”字形表面形貌的演化进行了探究。以此为前提，对不同激光光斑扫描间距下受塑性变形影响的表面形貌的演变进行了分析。当扫描间距小于2.5 μm时，塑性变形产生的中心凸起可以被后续激光脉冲所抛光，单晶硅表面粗糙度从4.04 nm降低至0.34 nm。经过研究，总结出激光抛光中塑性变形与毛细流动共同作用下的表面形貌演化规律与机理，为激光抛光的参数选择提供理论指导。

来源：2023年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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