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飞秒激光加工单晶金刚石锥形阵列的试验研究

Experimental Research on Conical Array of Single Crystal Diamond Based on Femtosecond Laser

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摘要

针对单晶金刚石加工难的问题, 采用脉宽为250 fs的飞秒激光器, 开展了不同工艺参数下的单晶金刚石晶体飞秒激光烧蚀试验研究, 同时采用超景深显微镜检测单晶金刚石烧蚀的宽度、深度及表面质量, 研究了激光平均功率、光斑重叠率和扫描次数对单晶金刚石烧蚀深度、宽度及表面质量的影响。结果表明, 飞秒激光成型烧蚀加工单晶金刚石时, 当采用激光平均功率为11.1 W, 光斑重叠率为61.9%, 循环扫描次数为100次作为最佳工艺参数组合时, 能够获得具有较高表面质量的最大烧蚀效率, 通过激光分层成型烧蚀, 在单晶金刚石片上加工出大小、突出高度和排布方式可以精确控制的锥形阵列, 制造出无需结合剂的高品质端面金刚石砂轮。

Abstract

In view of the difficulty in single crystal diamond processing, a femtosecond laser with a pulse width of 250 fs is used. The experimental research on femtosecond laser ablation of single crystal diamond under different process parameters was carried out. The width, depth and surface quality of single crystal diamond ablation were measured by using an ultrasonic microscope. The effects of average laser power, spot overlap ratio and scanning times on ablation depth, width and surface quality of single crystal diamond were investigated. The results show that when the laser average power is 11.1 W, the spot overlap rate is 61.9%, and the cycle scans is 100 times as the best combination of process parameters, the femtosecond laser ablation of single crystal diamond can obtain the maximum ablation efficiency with higher surface quality. Through laser layered forming ablation, precise control of size, protruding height and arrangement manner can be processed on the single crystal diamond wafer, produced a high-quality end-face diamond grinding wheel without binder.

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补充资料

中图分类号:TN249

DOI:10.14128/j.cnki.al.20183802.270

基金项目:国家自然科学基金资助项目(项目编号: 51675172)

收稿日期:2018-02-02

修改稿日期:2018-03-02

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

熊彪:湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
陈根余:湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
殷赳:湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
周聪:湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
胡搒:湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082

联系人作者:熊彪(robinxiongbiao@foxmail.com)

备注:熊彪(1991-), 男, 硕士研究生, 主要从事激光微细加工技术方面的研究。

【1】周祥, 汪建华, 熊礼威, 等.单晶金刚石制备研究进展[J].硬质合金, 2012, 29(3): 182-189.

【2】ZHAN Z, HE N, LI L, et al.Precision milling of tungsten carbide with micro PCD milling tool[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2015, 77(9-12): 2095-2103.

【3】EBERLE G, DOLD C, WEGENER K.Laser fabrication of diamond micro-cutting tool-related geometries using a high-numerical aperture micro-scanning system[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2015, 81(5-8): 1117-1125.

【4】郭兵, 金钱余, 赵清亮, 等.表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展[J].哈尔滨工业大学学报, 2016, 48(7): 1-13.

【5】金滩, 曲美娜, 李平.一种无结合剂的超硬金刚石砂轮及其制造方法: CN201510884320.2 [P].2016-05-04.

【6】张著军.天然金刚石刀具的激光切割技术研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2014.

【7】张端明, 李智华, 郁伯铭, 等.脉冲激光制备薄膜材料的机理[J].中国科学, 2001, 31(8): 743-753.

【8】陈根余, 陈国桂, 黄孔, 等.激光修整青铜金刚石砂轮精度研究[J].中国激光, 2009, 36(5): 1278-1281.

【9】黄建衡, 梁国文, 李冀, 等.飞秒激光制备多晶金刚石微结构阵列[J].中国激光, 2017(3): 99-105.

【10】REITZE D H, AHN H, DOWNER M C.Optical properties of liquid carbon measured by femtosecond spectroscopy[J], Physical Review B Condensed Matter, 1992, 45(6): 2677.

【11】SHIRK M D, MOLIAN P A, MALSHE A P.Ultrashort pulsed laser ablation of diamond[J].Journal of Laser Applications, 1998, 10(10): 64-70.

【12】董志伟, 张伟斌, 郑立威, 等.利用飞秒激光和纳秒激光脉冲加工金刚石[J].红外与激光工程, 2015, 44(3): 893-896.

引用该论文

Xiong Biao,Chen Genyu,Yin Jiu,Zhou Cong,Hu Bang. Experimental Research on Conical Array of Single Crystal Diamond Based on Femtosecond Laser[J]. APPLIED LASER, 2018, 38(2): 270-277

熊彪,陈根余,殷赳,周聪,胡搒. 飞秒激光加工单晶金刚石锥形阵列的试验研究[J]. 应用激光, 2018, 38(2): 270-277

被引情况

【1】陈根余,朱智超,殷赳,熊彪,金梦奇. 单晶金刚石飞秒激光加工的烧蚀阈值实验. 中国激光, 2019, 46(4): 402001--1

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