以激光作为加工能源,在硬脆性陶瓷加工方面的发展潜力已见端倪:它可以实现无接触式加工,减少了因接触应力对陶瓷带来的损伤;陶瓷对激光具有较高的吸收率(氧化物陶瓷对10.6μm波长激光的吸收率可达80%以上),聚焦的高能激光束作用于陶瓷局部区域的能量可超过108J/cm2,瞬间就可使材料熔化蒸发,实现高效率加工;由于聚焦光斑小,产生的热影响区小,可以达到精密加工的要求;激光的低电磁干扰以及易于导向聚焦的特点,方便实现三维及异形面的特殊加工要求。激光器的种类很多,以激光光束质量、材料对热源的高吸收效率以及适应产业化发展需求的标准来衡量,CO2激光热加工仍为陶瓷切割的主要手段。激光切割的难易程度由材料的热物理性质决定,由于陶瓷是由共价键、离子键或两者混合化学键结合的物质。晶体间化学键方向性强,因而具有高硬度和高脆性的本征特性。相对于金属材料,即使是高精密陶瓷,其显微结构均匀度亦较差,严重降低了材料的抗热震性,常温下对剪切应力的变形阻力很大,极易形成裂纹、崩豁甚至于材料碎裂。因此,高效无损伤激光切割陶瓷类高硬脆无机非金属材料一直是一个诱人的且亟待解决的题目。总结近20年来激光加工陶瓷技术的研究发现,陶瓷的激光切割技术主要包括传统工艺的优化参数法、多道切割法、应力引导控制裂纹切割法以及辅助切割法四大类。
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