机械工程学报

作者：靳田野, 陈俊云, 王金虎, 赵清亮

单位：1. 哈尔滨工业大学精密工程研究所 哈尔滨 150001;；2. 燕山大学车辆与能源学院 秦皇岛 066004

关键词：飞秒激光,纳米孪晶立方氮化硼,烧蚀阈值,周期性微结构；

基金：国家自然科学基金（51775482）和河北省自然科学基金（E2016203372）资助项目。

为实现能应用于超精密切削的新型超硬纳米孪晶立方氮化硼（nt-cBN）刀具的制备，探索了飞秒激光烧蚀方法对nt-cBN的材料去除特性。使用激光单点烧蚀方法及理论公式计算出了nt-cBN的烧蚀阈值及阈值功率，分别为0.523 J/cm2和4.1 mW；基于烧蚀阈值，对nt-cBN材料在多种烧蚀功率下的单点烧蚀圆孔形貌进行了表征，并分析了不同阶段圆孔内壁多种微结构的形成与演变机理，阐明了随激光功率增加，nt-cBN表面经历了快速热汽化、熔化和相爆炸三种材料去除机理，并形成了纳米驼峰、爆裂和周期性波纹等不同烧蚀显微结构；对nt-cBN块材进行了直线扫描烧蚀加工，提出了基于光束扫描的动态烧蚀过程对材料的破坏形式及去除原理，并与单点烧蚀形成对比；建立了不同烧蚀功率下，飞秒激光扫描速度与加工微槽宽度和深度的关系曲线，并分析了烧蚀功率和扫描速度对加工效率和加工质量的影响规律，提出了能够保证加工效率并同时改善加工质量的激光扫描速度在0.1 mm/s左右。

来源：2019年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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