水导激光加工SiCf/SiC陶瓷基复合材料小孔的工艺研究（特邀）

SiCf/SiC陶瓷基复合材料制成的高性能发动机涡轮叶片上分布着大量气膜孔，这些气膜孔具有小直径、大深径比、小锥度等特点。同时，SiCf/SiC陶瓷基复合材料本身具有硬度高、脆性大和非均匀性等材料特性，传统加工方法难以满足气膜孔的高质量加工要求。针对这一问题，开展了水导激光加工SiCf/SiC陶瓷基复合材料小孔的工艺研究。在研究中，采用波长为532 nm、脉宽为100 ns、脉冲频率为8 kHz的纳秒激光进行加工，分析了工艺参数对小孔出入口直径、锥度和形貌的影响规律，并选出了最优参数组合进行加工应用与验证。研究结果表明，单脉冲能量是实现小孔打通的关键参数。当单脉冲能量为2500 μJ、扫描速度为0.3 mm/s 、水束压力为20 MPa时，大约需要60 s就能加工出直径为500 μm、深径比为8的近无锥度小孔。通过对小孔微观形貌的分析发现，水导激光在减小重铸层、热影响区以及保持孔壁清洁等方面表现出优异的性能，能够实现SiCf/SiC陶瓷基复合材料小孔的高质高效加工。