单晶碳化硅的双脉冲皮秒激光协同机械裂片复合切割加工OA
为稳定分离碳化硅并降低切割损伤,提出一种双脉冲皮秒激光协同机械裂片复合的切割方法。通过加工断裂引导沟槽与应力诱导断裂协同作用的工艺路线,实现材料的高质量稳定切割。系统研究了双脉冲延迟、分层扫描间隔、激光功率和扫描速度对烧蚀行为、裂片稳定性及断面质量的影响。实验结果表明,双脉冲时序调控可显著增强双脉冲协同作用,在延迟1 ps时材料去除能力最佳,单次加工沟槽深度较单脉冲提高81.34%;分层扫描间隔30μm时,切割质量、效率与裂片可控性匹配较优;最佳激光功率为18.6 W、扫描速度为15 mm/s。随着烧蚀的不断增强,侧壁区域C,O元素含量升高而Si元素降低,表明激光作用诱导了Si挥发、C富集及氧化改性。该加工技术能够实现碳化硅材料的切割分离,在优选参数条件下加工可形成更稳定的裂片引导沟槽和内部裂纹,更有利于获得低损伤、高可控的碳化硅切割质量,为碳化硅等硬脆单晶材料的高质量激光切割提供了技术储备。
赵元豪;姚鹏;褚东凯;杨梓萌;王庆伟;屈硕硕
山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心,山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心,山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心,山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心,山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心,山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心,山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061
信息技术与安全科学
激光加工4H-SiC皮秒激光双脉冲激光切割
《光学精密工程》 2026 (13)
P.2033-2049,17
国家重点研发计划资助项目(No.2024YFB4608903)国家自然科学基金资助项目(No.U23A20632)山东省自然科学基金重大基础研究资助项目(No.ZR2023ZD34)山东省重大科技创新工程资助项目(No.2023CXGC010207)。
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