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Cf/C-SiC烧蚀行为及激光复合超声磨削可行性研究OA北大核心CSTPCD

中文摘要

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。

吴东江;蔡昕彤;李正;董志刚;马广义;鲍岩;康仁科;牛方勇;

大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024

金属材料

陶瓷基复合材料激光超声磨削多能场微观形貌磨削力

《表面技术》 2024 (004)

P.162-174 / 13

中央高校基本科研业务费项目(DUT21GF403、DUT22YG210、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)。

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.04.015

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