陈勇彪,尉迟广智,李 锶,张松辉,段 佳

(1.湖南科美达电气股份有限公司,湖南 岳阳 414000;2.湖南理工学院 机械工程学院,湖南 岳阳 414006)

0 引言

氮化硅工程陶瓷由于具有高硬度、耐高温、高强度、低导热系数等优异的物理性能被广泛应用于航天、冶金、石油以及国防等多个领域.但因氮化硅陶瓷又存在高脆性、低断裂韧性等特点使其加工难度大,因此多数只能采用如研磨加工等传统机械加工陶瓷的方式,然而其效率低且成本过高,其中高额的机械加工成本占到最终产品成本的60%～90%,极大限制了氮化硅陶瓷的应用发展[1～3].激光加工则可以克服目前传统机械加工技术加工陶瓷材料所存在的许多缺点.

传统机械加工技术对于加工机器的精度要求较高,设备磨损严重[4～6].Zhang等发现利用传统机械研磨加工陶瓷材料时,在剪切应力作用下会产生微裂纹甚至出现粉化现象[7].而激光加工作为一种非接触加工技术,广泛应用于脆硬性材料的加工中,利用材料的热物理特性而非机械特性来决定其可加工性的过程,相比起纯机械的加工方式,更有助于保持加工后工程陶瓷材料的表面质量[8].激光加工氮化硅陶瓷时,材料的去除基于激光烧蚀,这是一个复杂的瞬态现象过程.聚焦的激光束照射到工件表面,在此过程中会同时发生多种热传递和化学反应.激光在空气中加工氮化硅时,氮化硅蒸气很容易氧化分解,同时,SiO蒸气立即被氧化,转变为固相SiO2,令材料表面……