TiN薄膜微结构激光加工特性的研究

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1、论坛TiN薄膜微结构激光加工特性的研究*王怀斌1，赵春阳2，孙艺嘉3，杜单3，宫虎3（1.北京动力机械研究所，北京100074；2.北京航天控制仪器研究所，北京100854；3.天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室，天津300072）[摘要]利用光纤激光加工系统研究了两个激光加工参数（扫描速度和激光功率）对TiN薄膜加工特性的影响，并采用白光干涉仪分析了两组参数对加工直线槽的槽深、堆积高度和槽底表面粗糙度的影响趋势，通过对比分析，优化了加工参数。结果表明光纤激光器在加工TiN薄膜微结构上存在着效率高、精度高的优势。[关键词]TiN薄膜；激光加工；微结构[

2、中图分类号]TB383[文献标识码]A[文章编号]1003-5451(2017)03-0012-04StudyonProcessingCharacteristicsofLaserProcessingtheMicroStructuresofTiNThinFilmWANGHui-bin,ZHAOChun-yang,SUNYi-jia,etal.(1.ChinaAcademyofAerospaceAerodynamics,Beijing1000742.BeijingAerospaceControlDeviceResearchInstitute,Beijing100

3、8543.StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstruments,TianjinUniversity,Tianjin300072)[Abstract]AimingatthestudyofpracticabilityoflasermachininggeneratingmicrostructureonTiNthinfilms,thefiberlaserhasbeenusedtostudythemachiningcharacteristicsbyadjustingtwomajorfactor

4、s(scanningrateandpower).Theeffectoflasermachiningparametersonthedepthofgrooves,theheightofaccumulationmaterialsandthesurfaceroughnessofgroovesbottomaremeasuredandanalyzedwiththeaidofwhitelightinterferometer.Theoptimallasermachiningprocessingparametersareanalyzed.Theresultshowsthatm

5、achiningmicrostructureonTiNfilmwithfiberlaserhashighefficiencyandgoodprecision.[Keywords]TiNthinfilm;lasermachining;microstructureTiN作为一种具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、良导热理或微结构。然而，由于TiN材料的特殊性能，使用传性、热惰性和生物相容性等多种优良性能的新型多功统机械加工对其进行加工，存在加工效率低、加工重复能金属陶瓷材料，在工程上有广泛的应用。TiN薄膜在性较差、加工精度不高以及在加工过程中有机械力作[1]机械加工刀

6、具、机械铸造模具、装饰材料、医学植入材用等问题。因此传统加工不适用于TiN薄膜上表面料、航空航天等多个领域都有重要的应用价值。为了微结构的加工。满足一些特殊要求，往往需要在TiN薄膜上加工出纹激光加工具有加工效率高、加工精度高等特点，近*国家自然科学基金资助项目（5175344）作者简介：王怀斌（1985-），男，硕士，主要研究方向为精密加工，激光加工，超声波加工。·12·《航空精密制造技术》2017年第53卷第3期年来对于激光加工微结构的研究呈上升趋势。E.Kacar其加工的质量进行评价。等使用Nd:YAG激光器在10mm厚的氧化铝片上打孔，发现通过改变激

7、光参数，小孔直径在50~100μm之间2加工参数的优化[2][3]变动。AnoopSamant使用Nd:YAG激光器加工陶瓷材料，从材料去除机理和实验现象上分析认为材料众所周知，扫描速度和激光功率是影响激光加工的去除是熔化、分解和蒸发3种共同作用的结果。HD的加工效率和加工质量的关键因素，为此，实验设计了[4]Vora等使用Nd:YAG激光器在氧化铝上进行一维两组对比实验，分别研究扫描速度和激光功率对激光加工，发现脉冲频率越高，表面粗糙度值越大。Hitesh加工深度、堆积高度和槽底表面粗糙度的影响。在此D.Vora1和NarendraB.Dahotre使用N

8、d:YAG激光器实验中只进行单一直线扫描来确定优化的