岳端木,孙会来,刘泽林,杨 雪,孙建林

(天津工业大学机械工程学院,天津 300387)

1 引 言

镍钛形状记忆合金(NiTi based shape memory alloy,以下简称NiTi合金),作为一种形状记忆合金以其弹性高,使用寿命长、强度高、生物相容性等优点受到广泛关注,在工业连接器、生物医疗等领域获得广泛应用[1-2]。目前制备NiTi合金所采用的热等静压法、元素粉末混合烧结法等方法在加工过程中产生的热效应和应力会破坏镍钛合金的微观结构,从而影响材料的优势性能。针对传统方法加工NiTi合金困难的现状,有必要采用更先进的加工方法。飞秒激光的高能脉冲直接作用在靶材上使材料蒸发和熔化并以等离子体的形式直接去除,是高质量、高效率、无污染的加工方式,在微纳加工领域中展现出很大的优势[3-4]。与传统脉冲激光不同,飞秒激光与材料的相互作用是一个非线性、不平衡的过程,其作用机理仍在不断探索之中,阈值理论则是其中得到广泛认可的一项。研究NiTi合金的烧蚀阈值对于飞秒激光与材料作用的机理有着重要意义,对后续工艺参数的优化具有重要的作用。

本文以NiTi合金为研究对象,综合形态观察法和数值计算法,用SEM(扫描电子显微镜)观测得烧蚀区域的尺寸和形貌,求得不同扫描速度下飞秒激光烧蚀NiTi合金的烧蚀阈值,探究了多脉冲作用对NiTi合金烧蚀阈值的影响规律,并分析了不同参数下热影响区域的变化情况,得到一组相对最优的工艺参数,对后续加工提供了帮助。

2 实验方案

2.1 计算原理

烧蚀阈值是激光烧蚀材料的一个重要参数,代表激光能够在材料表面产生损伤时所达到的能量密度。……