激光類型對SiC/SiC復合材料孔加工的影響

楊金華, 黃望全, 馮曉星, 劉 虎, 艾瑩珺, 周怡然, 焦 健*

（1.中國航發北京航空材料研究院 先進復合材料科技重點實驗室, 北京100095；2.中國航發商用航空發動機有限責任公司, 上海 200241）

隨著航空航天技術的不斷發展，對于耐高溫材料的需求也日益迫切。SiC/SiC復合材料由于具有耐高溫、抗氧化及低密度等重要特性，成為航空發動機的新型耐高溫材料[1-3]。各大航空公司均投入大量研發力量進行技術攻關，例如，美國GE公司已經將該材料應用到LEAP發動機的渦輪外環、GE9X發動機的渦輪外環、導向葉片及火焰筒等部位，實現了商業化應用，該材料的應用可以通過提高構件的工作溫度及減重實現發動機燃油經濟性的提高[4-5]。目前，SiC/SiC復合材料的應用已經成為體現發動機先進性的標志性技術之一。

發動機火焰筒、導向葉片等部件由于工作溫度高[6]，需采用低溫氣體對其進行冷卻保護，因此在該類零件表面需加工大量冷卻孔。SiC/SiC復合材料具有硬度高及各向異性的特點，對于孔徑＜1 mm的冷卻孔，無法使用機械的方法進行制備，并且不同于金屬材料，可以采用電火花進行冷卻孔加工，由于SiC屬于半導體，因此導電性較差，電火花加工過程中容易產生重鑄層[7]。此外，磨料水射流方法可以用于SiC基復合材料的切割或者大尺寸孔徑的加工，而對于小尺寸的冷卻孔無法實現加工[8]。激光加工過程能量集中、可控性高，不產生機械應力，并且由于SiC能夠較好地吸收激光，因此使得激光加工成為一種比較有效的制孔方法[9]?！?br>