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激光束预处理对Nd:YAG激光加工Al?O?生物陶瓷微通道的影响

DOI：10.1088/1757-899X/521/1/012001 期刊：IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 本研究采用Q开关30W Nd:YAG脉冲激光器，在氧化铝生物陶瓷(Al2O3)上进行了激光微铣削试验以制备微通道?；谌蜃邮笛樯杓?DoE)的系统方法成功应用于识别关键激光工艺参数及其对通道尺寸精度的影响机制。研究考察的工艺参数包括激光束扫描速度、脉冲频率和脉冲强度。通过光学显微镜分析了通道几何特征响应（即通道顶部宽度、底部宽度、深度及锥壁角度）。此外，成功建立了预测氧化铝微通道几何形态的数学模型，用于实现微通道的可控微铣削加工。结果表明：扫描速度和激光强度的变化显著影响烧蚀通道的几何形态；进一步发现通道深度和宽度随激光强度增加及扫描速度降低呈线性增长，且受脉冲频率变化影响较小。最终实验数据与所提预测模型具有良好的一致性。
作者： Basem M. A. Abdo，Abdulaziz Al-Tamimi，Abdulrahman Al-Ahmari，Hisham Alkhalefah
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用Nd:YAG激光在Al2O3生物陶瓷中制备微通道时激光束调节的效果，重点分析关键输入激光工艺参数对通道尺寸精度的影响。

研究成果

采用Nd:YAG脉冲激光微铣削技术可在Al2O3材料表面加工出优质微通道。该研究成功揭示了激光工艺参数对通道几何特征的影响规律，并建立了预测这些几何特征的数学模型。结果表明：激光强度和扫描速度对通道深度与宽度具有显著影响，而脉冲频率的影响相对较小。

研究不足

该研究仅限于激光参数对Al2O3生物陶瓷微通道几何形状的影响，未探讨研究结果在其他材料或激光系统中的适用性。

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