碳化硅陶瓷基復(fù)合材料加工技術(shù)研究進(jìn)展*

王 晶,成來飛,劉永勝,劉小瀛,張 青

（西北工業(yè)大學(xué)超高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710072）

碳化硅陶瓷基復(fù)合材料（CMCSiC，包含SiC/SiC和C/SiC兩種材料）具有低密度、高比強(qiáng)、高比模、耐高溫、耐磨損和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)[1-5]，同時(shí)由于纖維的增強(qiáng)和增韌作用，有效提高了陶瓷材料的斷裂韌性，因而在航空航天、能源、交通等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景[6-11]。

二次加工是CMC-SiC復(fù)合材料及其構(gòu)件制備過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，尤其是隨著實(shí)際服役環(huán)境的日益苛刻，CMC-SiC復(fù)合材料的超精細(xì)微納加工的要求越來越高：如用于制造渦輪整體葉盤和渦輪靜子件及發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)片等精密構(gòu)件、航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒和渦輪葉片的氣膜冷卻孔（直徑 300～700μm）、核包殼管的封裝微孔等，加工質(zhì)量的高低將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能和使用性能。但是，CMC-SiC復(fù)合材料是一種難加工材料，其硬度為2840～3320kg/mm2，僅次于金剛石和立方氮化硼；且CMC-SiC復(fù)合材料屬于各向異性材料，容易在切削力的作用下產(chǎn)生毛刺、分層、撕裂、崩邊等損傷，易導(dǎo)致零件報(bào)廢，影響加工質(zhì)量[12-13]。因此，尋找一種高精度、高質(zhì)量的加工手段一直是研究人員所追求的熱點(diǎn)。

本文綜述了CMC-SiC復(fù)合材料加工方法的研究進(jìn)展,并分析了傳統(tǒng)加工與特種加工的優(yōu)缺點(diǎn)，最后指出激光加工技術(shù)在CMC-SiC復(fù)合材料加工方面體現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r(shí)，對(duì)激光加工技術(shù)的原理與加工工藝進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了超短脈沖激光加工CMC-SiC復(fù)合材料的這一“冷”加工技術(shù)在微、精、細(xì)加工等領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為該技術(shù)在CMCSiC復(fù)合材料的應(yīng)用提供理論依據(jù)和試驗(yàn)支撐。……