納秒脈沖激光電化學(xué)復(fù)合加工的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、納秒脈沖激光電化學(xué)加工技術(shù)是將納秒脈沖激光加工技術(shù)與納秒脈沖電化學(xué)加工技術(shù)相結(jié)合的一種新型加工方法。它主要是利用激光提高電化學(xué)加工的定域性或激發(fā)、誘導(dǎo)電化學(xué)反應(yīng)以提高加工速率,利用納秒脈沖電流溶解激光加工所產(chǎn)生的再鑄層,提高加工區(qū)的表面質(zhì)量。由于納秒脈沖電流可顯著地抑制電化學(xué)反應(yīng)的雜散腐蝕,因此本試驗(yàn)采用納秒脈沖電源與納秒脈沖激光進(jìn)行復(fù)合。該技術(shù)在航空航天、儀器儀表及MEMS等微細(xì)制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文以實(shí)現(xiàn)納

2、秒脈沖激光電化學(xué)復(fù)合加工技術(shù)為目的,在脈沖激光加工與脈沖電化學(xué)加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行了將兩者復(fù)合的理論及試驗(yàn)研究。
　　 (1)通過分析脈沖激光加工和納秒脈沖電化學(xué)加工的機(jī)理,對(duì)兩者的復(fù)合加工理論進(jìn)行了探索性研究:
　　 根據(jù)對(duì)納秒脈沖激光與水溶液下的熱.力作用機(jī)理和基于暫態(tài)過程的電化學(xué)加工理論分析,在理論上分別研究了激光熱效應(yīng)對(duì)溶液中金屬靶材的平衡電極電位的影響與激光力學(xué)效應(yīng)對(duì)溶液中的金屬靶材平衡電勢(shì)的影響。研究表明:激光的

3、熱效應(yīng)可使金屬的激光輻照區(qū)達(dá)到很高的溫度,使金屬平衡電極電位的代數(shù)值變小,金屬的活潑性增強(qiáng);激光的力學(xué)效應(yīng)使金屬產(chǎn)生彈性形變,從而使金屬的化學(xué)位變大,金屬活潑性增強(qiáng),為金屬自溶解提供能量條件。在此基礎(chǔ)上,建立了納秒脈沖激光電化學(xué)復(fù)合加工的理論模型,為后續(xù)的加工試驗(yàn)提供理論依據(jù)。
　　 (2)構(gòu)建納秒脈沖電化學(xué)復(fù)合加工的試驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行復(fù)合加工304不銹鋼的試驗(yàn)研究,并進(jìn)行對(duì)比分析。
　　 根據(jù)脈沖激光加工和納秒脈沖電化學(xué)加

4、工的特點(diǎn)以及復(fù)合加工的理論模型,構(gòu)建了納秒脈沖激光電化學(xué)復(fù)合加工試驗(yàn)系統(tǒng)。為了取得較好的加工效果,本文將電化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)限制在鈍化區(qū)。首先,研究了304不銹鋼在復(fù)合加工試驗(yàn)系統(tǒng)中的電化學(xué)特性,得出了最佳的電化學(xué)加工參數(shù)。然后,采用優(yōu)化的電化學(xué)參數(shù)進(jìn)行了復(fù)合加工的試驗(yàn)研究,并與中性鹽溶液下的激光掩模加工效果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明:復(fù)合加工可提高加工區(qū)的表面質(zhì)量及線條的均勻性,實(shí)現(xiàn)了加工線寬130μm左右,熱影響區(qū)小的微細(xì)刻蝕加工。最后,