通过微激光辅助钻石切割对多晶 ZnS 的可加工性进行研究
Haoqi Luo1, Xue Wang2, Lin Qin3
1State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology, School of Mechanical Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
Micromachines
|October 26, 2024
概括
在现场激光辅助的钻石切割提高了多晶硫化物 (ZnS) 的加工能力,通过增加柔性材料的去除和减少表面损伤. 这种方法可以实现更光滑的表面表面,这对于先进的光学系统至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光学工程是指光学工程.
- 制造过程 制造过程 制造过程
背景情况:
- 聚晶硫化 (ZnS) 是一个关键的红外光学材料,对于先进的光学系统至关重要.
- 钢的柔软和脆性为实现高精度加工精度带来了重大挑战.
- 柔软材料的超精密切割需要先进的技术来克服固有的材料限制.
研究的目的:
- 研究现场激光辅助切割的机制,以提高聚晶 ZnS 的超精密切割机械性.
- 了解ZnS在高温下柔性-脆性过渡行为,这与激光辅助加工有关.
- 评估现场激光辅助钻石切割在提高表面质量和减少材料移除缺陷方面的有效性.
主要方法:
- 使用高温纳米沉积实验对ZnS物理性质的表征.
- 进行钻石切割实验,在现场激光辅助和不辅助,以研究材料去除机制.
- 分析表面地形和损伤形态,使用剖面测量和显微镜.
- 执行计划切割实验,以评估可实现的表面粗性和均性.
主要成果:
- 高温纳米沉积揭示了柔性加工能力的增加和ZnS中微硬度/Young模量的降低,为柔性-脆性过渡提供了理论基础.
- 与传统切割相比,现场激光辅助切割使槽深度增加了57.99%,并抑制了微米大小的坑.
- 主要的损伤机制从片状裂/坑转变为辐射裂,激光辅助确保了在不同粒度方向上进行性区域处理.
- 实现了3.607nm的表面粗度 (Sa),比正常切割提高了73.58%,粗度主要由粒度边界阶段和亚微米坑所主导.
结论:
- 在现场激光辅助钻石切割是一种高效的方法,用于聚晶 ZnS 的超精密加工.
- 该技术从根本上改变了材料去除机制,促进了柔性行为,并最大限度地减少了表面缺陷.
- 这种方法为制造高质量的ZnS光学元件提供了有前途的解决方案,这些元件对于苛刻的光学应用而言是必不可少的.
