皮秒激光加工热障涂层试验研究

针对目前带热障涂层(TBC)叶片的难加工问题,开展了皮秒激光加工热障涂层的试验.试验分别在三种扫描速度下(50 mm/s,150 mm/s,250 mm/s)使用不同单脉冲能量加工热障涂层.发现随着扫描速度的增大,材料出现缺陷对应的最小单脉冲能量分别为120 μs,280 μs和400 μs;随着脉冲能量的增大,热障涂层出现裂纹、崩边及脱落等缺陷越多.通过面积外延法,计算三种扫描速度下多脉冲烧蚀阈值分别为1.17 J/cm2、2.72 J/cm2和4.45 J/cm2,随着激光扫描速度的提高,烧蚀阈值也随之增大.小脉冲能量去除热障涂层主要以雪崩电离为主,当以较大脉冲能量去除时主要以多光子吸收为主,当脉冲能量远大于烧蚀阈值时会在加工区域产生烧蚀潜热,在材料加工区域边缘处因产生应力集中出现微裂纹、崩块和整块脱落的缺陷.