9月9日消息,材料科学网站AZoM报道,一项发表于该平台的研究显示,水导激光加工(WJGL)技术成功将难熔高熵合金加工的热影响区(HAZ)宽度控制在298至702纳米的亚微米量级,而常规纳秒激光(CNL)加工的热影响区宽度达数十微米,两者相差两个数量级。

高熵合金——特别是难熔高熵合金——因具备出色的高温力学性能,在航空航天、核电、燃气轮机等极端工况关键部件上应用前景广阔。但这类材料硬度高、脆性大、导热性差,传统加工极易产生微裂纹和热损伤,常温高精度微加工面临重大挑战。

水导激光技术的原理是利用高压水射流与保护气之间的折射率差构成波导结构:水射流为芯、保护气与空气为包层,激光耦合进入直径仅50微米的水射流中发生全反射传导。这一结构使加工无需考虑焦点位置和瑞利长度,兼具激光烧蚀、原位冷却和残渣冲刷多重功能,可有效抑制热损伤,获得清洁的加工界面。

研究团队通过对比沟槽微观形貌评估了不同激光的加工效果:传统纳秒和飞秒激光加工的沟槽边缘存在明显熔渣与飞溅残留(EDS分析显示主要为氧化物),且锥度显著;而WJGL加工的沟槽剖面垂直、内壁光滑,这归功于水射流的冲刷作用,显著减少了熔渣沉积。水射流不仅降低加工过程中的热量积累,还起到隔绝空气的保护作用,有效减少高温下合金与空气的氧化反应。

对深径比3.53的钻孔分析显示,WJGL加工孔洞从入口到出口的半径与表面粗糙度高度一致,表面粗糙度变化小于1微米,验证了该技术在难加工材料高精度制造中的工程价值。 (来源:AZoM)