一种基于GHz超高重频飞秒激光加工薄膜冷却孔的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于GHz超高重频飞秒激光加工涡轮叶片薄膜冷却孔方法，将带有热障涂层的高温合金根据材料性质划分加工区域，设置合适的飞秒激光加工参数，采用GHz‑burst模式飞秒激光对划分的加工区域进行单独钻孔，在试样上得到一个初步通孔，然后再优化飞秒激光加工参数对通孔进行精细加工，去除孔壁缺陷。本发明专利技术解决了因碎屑不能完全排出孔外和热量积聚导致的熔融沉积和烧蚀缺陷等问题。并且加工具有更高的加工效率，加工的薄膜冷却孔具有更高的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机涡轮叶片薄膜冷却孔制备领域，具体涉及到ghz超高重频飞秒激光在带有热障涂层的高温合金上加工薄膜冷却孔的方法。

技术介绍

1、由于航空工业的不断发展，对航空发动机的效率和推重比的要求越来越高。目前，主要通过提高发动机涡轮进口温度来实现这一要求，这使得发动机的涡轮叶片需要承受更高的工作温度。现在除了采用优化高温合金成分和热处理工艺的方法来提高发动机涡轮叶片的耐高温性和可用性之外，还通过热障涂层和薄膜冷却孔来实现涡轮叶片的隔热，有效提高涡轮叶片的性能和使用寿命。

2、现如今薄膜冷却孔的主要加工方法包括电火花加工(edm)、电化学加工(ecm)和激光加工，但是绝缘的热障涂层给电火花加工和电化学加工方法带来了巨大的挑战。随着激光技术的发展，激光加工因其具有较高的加工效率、精度和对材料的广泛适应性被广泛应用与航空发动机涡轮叶片薄膜冷却孔加工中。但是，传统的长脉冲激光加工方法存在重铸层、微裂纹和分层等缺陷，这严重缩短了涡轮叶片的使用寿命。与传统的长脉冲激光加工方法相比，飞秒激光加工因其独特的“冷加工”特性，能够更高效地加工出孔壁光滑、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于GHz超高重频飞秒激光加工涡轮叶片薄膜冷却孔方法，其特征在于，将带有热障涂层的高温合金根据材料性质划分加工区域，设置合适的飞秒激光加工参数，采用GHz-burst模式飞秒激光对划分的加工区域进行单独钻孔，在试样上得到一个初步通孔，然后再优化飞秒激光加工参数，对通孔进行精细加工，去除孔壁缺陷。

2.根据权利要求1所述的“GHz-burst模式飞秒激光”，其特征在于，与目前加工薄膜冷却孔使用的kHz、MHz重复频率下的连续脉冲飞秒激光相比，GHz-burst模式具有具有比单脉冲激光更高的烧蚀速率，并且，burst模式够在激光器平均输出功率不变的前提下，降低单位时间内冲...

【技术特征摘要】

1.一种基于ghz超高重频飞秒激光加工涡轮叶片薄膜冷却孔方法，其特征在于，将带有热障涂层的高温合金根据材料性质划分加工区域，设置合适的飞秒激光加工参数，采用ghz-burst模式飞秒激光对划分的加工区域进行单独钻孔，在试样上得到一个初步通孔，然后再优化飞秒激光加工参数，对通孔进行精细加工，去除孔壁缺陷。

2.根据权利要求1所述的“ghz-burst模式飞秒激光”，其特征在于，与目前加工薄膜冷却孔使用的khz、mhz重复频率下的连续脉冲飞秒激光相比，ghz-burst模式具有具有比单脉冲激光更高的烧蚀速率，并且，burst模式够在激光器平均输出功率不变的前提下，降低单位时间内冲击被加工基材脉冲的数量，减弱因热效应而给基材表面带来的损伤，进而保证加工的质量。

3.根据权利要求1所述“对通孔进行精加工”，其特征在于，通过ghz超高重频飞秒激光钻出通孔之后，优化飞秒加工工艺参数对通孔进行精细加工，在通孔进行二次钻孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郄程鹏，冯杰才，周进，胡政，王星，李诚，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：