飞秒激光进给速度对TiC陶瓷微孔加工的影响

摘要

采用螺旋打孔技术,在不同的激光进给速度下在TiC陶瓷上加工了微孔.用扫描电子显微镜分析了微孔形貌,利用能量色散谱仪研究了激光加工前后材料化学成分的变化,并结合X射线光电子能谱术(XPS)讨论了材料化学键的变化,探讨了利用飞秒激光加工TiC陶瓷过程中材料的去除机理.结果表明:所得到的微孔具有较好的形貌特征,孔边缘没有出现明显的微裂纹.微孔入口圆度达98％以上,入口直径略小于出口直径.激光进给速度对入口处孔边缘的微观形貌影响较大.进给速度较低时,激光切蚀区域出现平行的条纹状周期结构,随着进给速度的增加,表面以混沌的颗粒状结构为主.在较低或较高的进给速度下,重铸层都会出现更为剧烈的氧化现象,实验显示最佳的进给速率应在6.4 μm/s左右.XPS分析显示材料的去除主要是通过多光子吸收,在加工过程中发生Ti-C键的断裂产生的Ti离子被氧化后会生成TiO2和Ti2O3.