Material Removal Mechanism and Evaluation of Machined Surface Quality of SiCf/SiC Composites by Laser Ablation-assisted Milling

摘要： 现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiCf/SiC复合材料具有优异的综合性能，但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验，掌握了SiCf/SiC复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀机理，探究了激光参数对烧蚀性质的影响规律。通过常规铣削和激光烧蚀辅助铣削的对比实验，分析了常规铣削、部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削三种不同加工策略的材料去除机理，探究了烧蚀层占比对加工表面质量的影响规律。研究表明：激光烧蚀产物主要由3C-SiC和非晶态SiO2组成。常规铣削加工中，纤维发生宏观脆性断裂，已加工表面存在多处裂纹、凹坑等加工缺陷。部分烧蚀-铣削中，纤维断裂以微观脆性断裂为主，少部分位置发生了纤维拔出和宏观脆性断裂。完全烧蚀-铣削加工中，纤维发生了微观脆性断裂，基体发生鳞状破碎。激光烧蚀辅助铣削加工质量优于常规铣削，部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削的表面粗糙度基本相同。低烧蚀层占比和高烧蚀层占比下进行铣削加工切削力差距较小。低烧蚀层占比的铣削加工中，纤维以微观-宏观脆性断裂为主；高烧蚀层占比的铣削加工中，大部分纤维发生了微观脆性断裂。综上所述，部分烧蚀-铣削和低烧蚀层占比是较优的加工方案。