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准分子激光电化学刻蚀金属的研究

光学技术 2008年第S1期34卷 227-228,230页

作者：龙芋宏史铁林熊良才桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

为了探寻准分子激光电化学刻蚀工艺的特性,采用功率密度大的248nm准分子激光聚焦照射浸在溶液中的金属表面,实现了一种激光电化学刻蚀复合工艺。在实验的基础上,通过对激光电化学刻蚀金属和硅的基本形貌进行比较和分析,研究了该工艺的... 详细信息

为了探寻准分子激光电化学刻蚀工艺的特性,采用功率密度大的248nm准分子激光聚焦照射浸在溶液中的金属表面,实现了一种激光电化学刻蚀复合工艺。在实验的基础上,通过对激光电化学刻蚀金属和硅的基本形貌进行比较和分析,研究了该工艺的工艺特性。研究结果表明,该复合工艺为激光直接刻蚀和激光热诱导电化学刻蚀。其中激光热诱导电化学刻蚀是通过激光的光热效应和由激光诱导的冲击波来实现对腐蚀液和材料的冲击、微搅拌等作用的。

关键词：激光技术激光电化学刻蚀金属

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准分子激光电化学复合工艺中热—力效应研究

应用激光 2009年第4期29卷 303-308页

作者：龙芋宏桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

为了探寻准分子激光电化学刻蚀硅工艺中的热—力效应特性,采用功率密度大的248nm准分子激光聚焦照射浸在KOH溶液中的n-Si表面,实现了一种激光电化学复合刻蚀工艺。通过数值仿真与实验比较的方法,对该工艺的刻蚀速率进行了分析。研究结... 详细信息

为了探寻准分子激光电化学刻蚀硅工艺中的热—力效应特性,采用功率密度大的248nm准分子激光聚焦照射浸在KOH溶液中的n-Si表面,实现了一种激光电化学复合刻蚀工艺。通过数值仿真与实验比较的方法,对该工艺的刻蚀速率进行了分析。研究结果表明,该复合工艺存在激光直接刻蚀、电化学刻蚀和激光与电化学耦合刻蚀等三种刻蚀作用;在耦合作用中,溶液中激光加工的热效应较小,光热效应导致的刻蚀小;而溶液中激光加工的力学效应对材料的刻蚀作用很大。通过对准分子激光与溶液中靶材相互作用过程的热—力效应分析,更深入地探讨了准分子激光电化学工艺的刻蚀机理。

关键词：激光技术激光电化学热-力效应刻蚀硅

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纳秒激光电化学复合掩模的微细加工

微纳电子技术 2012年第5期49卷 336-339,349页

作者：王耀民张朝阳李中洋毛卫平江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

在激光传输光路中加入掩模对激光束进行空间调制,采用纳秒脉冲激光器、纳秒脉冲电源和1 mol/L的NaNO3电解液对304不锈钢进行掩模微刻蚀加工试验研究。利用伏安法测定304不锈钢阳极电流随平均电压的变化规律;选用平均电压1.5 V、脉冲频率... 详细信息

在激光传输光路中加入掩模对激光束进行空间调制,采用纳秒脉冲激光器、纳秒脉冲电源和1 mol/L的NaNO3电解液对304不锈钢进行掩模微刻蚀加工试验研究。利用伏安法测定304不锈钢阳极电流随平均电压的变化规律;选用平均电压1.5 V、脉冲频率2.0 MHz、脉冲宽度60 ns、激光能量160 mJ的工艺参数,在所构建的试验系统中,分别进行了激光电化学复合掩模和盐溶液中的激光掩模加工试验。结果表明:在阳极钝化区内,纳秒脉冲激光电化学复合加工能够显著提高加工速率和加工表面质量,实现了线宽约为130μm、热影响区小的微细刻蚀加工,证实了纳秒脉冲激光电化学掩模加工在微细加工中具有很大潜力。

关键词：纳秒脉冲激光电化学复合加工掩模微细加工

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基于射流辅助的DD6镍基单晶高温合金激光电化学复合制孔试验及仿真研究

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基于射流辅助的DD6镍基单晶高温合金激光电化学复合制孔试验及仿...

作者：杜文武江苏大学

学位级别：硕士

随着航空发动机性能需求的不断提升,涡轮叶片气膜冷却孔打孔技术已逐渐成为航空发动机制造中的关键技术之一,气膜孔加工质量对提升涡轮端工作温度、保护涡轮叶片有着重要影响。激光加工具有无接触、高效率和高精度等特点,已被广泛应用... 详细信息

随着航空发动机性能需求的不断提升,涡轮叶片气膜冷却孔打孔技术已逐渐成为航空发动机制造中的关键技术之一,气膜孔加工质量对提升涡轮端工作温度、保护涡轮叶片有着重要影响。激光加工具有无接触、高效率和高精度等特点,已被广泛应用于叶片气膜孔加工,而超短脉冲激光的出现又进一步提高了微孔加工的质量与精度。皮秒激光可实现高精度、高质量、低损伤的微加工,同时又兼顾了加工效率,因此相比于飞秒激光更具有工程化应用前景。但是由于激光加工过程中不可避免的热效应累积,皮秒激光加工所得微孔内壁仍会有部分再铸层和微裂纹等缺陷。本课题在皮秒脉冲激光打孔基础上,引入辅助水射流和电解后处理,提出了射流辅助激光电化学复合打孔方法,以降低微孔锥度、去除微孔内壁再铸层等缺陷为目标,开展了工艺试验和有限元仿真。研究内容包括以下几个方面:1.分析皮秒脉冲激光与材料相互作用的微观机理、以及皮秒激光打孔的宏观机理;在此基础上,对水射流辅助激光加工微孔的减材机理进行分析,具体分析该工艺中激光与溶液的相互作用;最后,结合电解加工原理,对射流辅助激光电化学复合加工的机理进行分析。2.采用皮秒激光直接加工、水射流辅助激光加工和射流辅助激光电化学复合加工三种工艺开展DD406单晶高温合金(以下简称DD6合金)微孔加工试验研究。首先,对比分析微孔加工结果,发现如下:激光直接加工所得微孔表面存在较多飞溅熔渣,入口周围重熔物较厚,内壁质量较差;水射流辅助激光加工的微孔表面形貌和质量都更好,且微孔锥度更小,内壁质量显著改善;射流辅助激光电化学复合加工的微孔出口圆度和孔径进一步改善,锥度大大降低,且内壁质量进一步提高,内壁呈现出更加致密的微观周期性结构。其次,利用正交试验方法研究不同激光参数对减小微孔锥度的影响,由极差分析可得影响程度从大到小依次为激光脉冲重复频率、激光扫描速度、激光功率、激光扫描次数。最后,采用单因素试验法对水射流参数和电化学参数进行研究,分析各因素对加工微孔的表面形貌、出入口直径和微孔锥度的影响规律,发现水射流辅助激光加工微孔的锥度随着射流速度的增加而增加,而随着射流角度的增加而降低;射流辅助激光电化学复合加工的微孔锥度随电解加工时间的增加而降低,随电解加工电压的增加也呈降低趋势。3.利用有限元分析软件COMSOL对射流辅助激光电化学复合加工方法进行仿真研究,依次建立了皮秒脉冲激光烧蚀的双温模型、水射流冲击的流场模型、电解液射流束的电流密度分布模型等。由皮秒激光双温模型仿真发现,电子温度先迅速升高后降低,晶格温度随后不断升高,与降温后的电子达到热平衡状态,两者再一同逐渐降至室温;材料表面各处的烧蚀速率完全不同,且在激光脉冲作用时间内不断增大,激光焦点处的烧蚀速率最大,距焦点距离越大烧蚀速率越小,烧蚀只局限于20微米内。由水射流冲击流场模型仿真发现材料表面射流冲击点处的流速最大,随着距冲击中心距离的增大水流流速逐渐减小,而压力集中分布在射流冲击中心点周围,材料表面其余部分几乎没有压力。由电解液射流流场的电流密度分布模型仿真发现射流束冲击到材料表面之前,液流的电流密度最大,冲击到材料表面后电流密度迅速降低,且电流密度与距射流中心点距离成反比。

关键词：射流辅助激光电化学 DD6 制孔试验仿真研究

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脉冲激光电化学复合加工试验研究

脉冲激光电化学复合加工试验研究

脉冲激光与电化学复合的应力刻蚀加工质量研究

第15届全国特种加工学术会议

作者：秦昌亮张朝阳冯钦玉印洁毛卫平江苏大学机械工程学院激光技术研究所

在所构建的激光电化学复合加工系统中,加入透光导电的ITO(氧化铟锡)导电玻璃作为工具阴极,使电场分布更均匀,有利于工件表面形成均匀的钝化膜,保证了激光电化学的高效复合。采用该复合方法在浓度为0.5 mol/L的NaNO溶液中对铝合金进行了... 详细信息

在所构建的激光电化学复合加工系统中,加入透光导电的ITO(氧化铟锡)导电玻璃作为工具阴极,使电场分布更均匀,有利于工件表面形成均匀的钝化膜,保证了激光电化学的高效复合。采用该复合方法在浓度为0.5 mol/L的NaNO溶液中对铝合金进行了加工试验,研究了不同的工艺参数对激光电化学定域性的影响。应用扫描电子显微镜、光学显微镜对工件的加工形貌进行检测。结果表明:随着激光的能量、频率、加工电流的增大,槽的宽度变大;而随着进给速度的增大,槽的宽度变小。

关键词：激光电化学复合加工导电玻璃定域性

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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物理学报 2013年第9期62卷 204-210页

作者：张朝阳李中洋秦昌亮印洁张长桃毛卫平冯钦玉江苏大学机械工程学院激光技术研究所镇江212013

脉冲激光电化学复合加工可以有效去除激光辐照区域内的电解产物,提高加工效率,改善加工质量.针对高性能金属材料的微细加工要求,采用脉冲激光电化学复合的应力刻蚀加工方法对铝合金的刻蚀特性进行理论和试验研究.通过比较激光直接刻蚀... 详细信息

脉冲激光电化学复合加工可以有效去除激光辐照区域内的电解产物,提高加工效率,改善加工质量.针对高性能金属材料的微细加工要求,采用脉冲激光电化学复合的应力刻蚀加工方法对铝合金的刻蚀特性进行理论和试验研究.通过比较激光直接刻蚀加工和激光电化学复合加工的特点,应用扫描电子显微镜、光学轮廓仪等检测技术分析了刻蚀区域的形貌特征.根据力学电化学原理,探讨了金属材料微结构加工的应力去除机理.通过加工试验,研究了工艺参数和加工方式对加工质量的影响,采用优化的工艺参数,加工出了质量较好的微结构.试验结果表明,激光电化学复合的连续扫描加工稳定性好,可以有效地降低表面粗糙度,提高加工质量.

关键词：激光电化学应力刻蚀加工质量工艺参数

激光热力效应对不同材料电化学刻蚀形貌的作用研究

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中国激光 2015年第5期42卷 9-15页

作者：张朝阳冯钦玉周建忠蔡明霞高鑫吴升筌江苏大学机械工程学院激光技术研究所江苏镇江212013

在所构建的纳秒脉冲激光电化学复合加工(LECM)系统中,利用激光辐照和脉冲电化学复合加工的方法,在相同的工艺参数下,分别对304不锈钢、7075铝合金、1060纯铝等金属和脆性材料硅进行了加工试验。探讨了激光热力效应促进电化学加工的机理... 详细信息

在所构建的纳秒脉冲激光电化学复合加工(LECM)系统中,利用激光辐照和脉冲电化学复合加工的方法,在相同的工艺参数下,分别对304不锈钢、7075铝合金、1060纯铝等金属和脆性材料硅进行了加工试验。探讨了激光热力效应促进电化学加工的机理,并对不同金属材料的极化曲线进行了测量。通过扫描电子显微镜(SEM)对比分析了不同材料复合加工表面的微观形貌;并通过超景深三维显微镜对不同材料的加工深度、宽度与深宽比进行了分析。试验结果表明,在激光热力作用下,铝合金的电化学刻蚀质量和表面形貌较好,且可以加工出深宽比较大的微结构;脆性材料则存在微颗粒的冲击崩离。

关键词：激光技术激光电化学热力效应极化曲线加工形貌