脉冲激光冲击划痕无约束层的TiN涂层的实验研究.docx

脉冲激光冲击划痕无约束层的TiN涂层的实验研究
摘要：
本文通过实验研究分析了脉冲激光在划痕无约束层的TiN涂层中的作用，研究了脉冲激光参数对划痕深度和表面质量的影响，探讨了在不同参数下脉冲激光中的屈服行为和划痕机制。
关键词：
脉冲激光；TiN涂层；划痕无约束层；划痕深度；表面质量；屈服行为；划痕机制
引言：
TiN涂层相对于其他表面涂层在表面保护方面具有较好的特性，因此在现代工业领域得到了广泛应用。但是，由于TiN涂层通常具有高硬度且在表面上缺乏层间距，因此很难进行切削加工。为了解决这一问题，近年来的研究中，在TiN涂层外表面增加了约束层使其在切削加工中能够更灵活适应工件表面形状。在这种情况下，切削过程中约束层与TiN涂层之间的剪切力可以缓解TiN涂层的应力。
但是，在实际加工过程中，切削工具有可能与涂层中区域发生碰撞，从而造成划痕。特别是在加工TiN涂层无约束层的表面时，切削加工会更加困难。为了解决这一问题，新的加工技术不断涌现，其中包括脉冲激光技术。脉冲激光技术不仅可用于切削加工，还可以用于表面处理和划痕修复。因此，本文将研究脉冲激光在划痕无约束层的TiN涂层中的作用，并分析其影响因素。
实验方法：
在本研究中，我们使用了YAG脉冲激光器来进行实验，该激光器的重复频率为10Hz，激光波长为1064nm。我们利用该激光器对TiN涂层进行加工，研究不同激光参数下TiN涂层的划痕深度和表面质量。我们分别测试了不同激光能量和脉宽下的样品表面的改变。
结果及分析：
本研究结果表明，随着脉冲激光能量和脉宽的增加，TiN涂层的划痕深度和表面质量有所提高。但是，当激光能量和脉宽超过一定值时，TiN涂层的表面开始熔化和气化，从而影响了划痕深度和表面质量。因此，在脉冲激光加工TiN涂层时，需要根据实际情况选择合适的激光能量和脉宽，以免超过涂层表面的耐受极限而影响加工质量。
此外，我们还观察到，当激光能量和脉宽较大时，TiN涂层的屈服行为发生了明显的变化。它具有一些类似于塑性变形的特征，即在涂层表面形成了类似于皱纹的痕迹，并伴有材料流动的迹象。这表明，脉冲激光在加工TiN涂层时并非完全是一种脆性切削过程，而可能涉及到更为复杂的力和材料行为。
结论：
本研究指出，脉冲激光技术可以提高划痕无约束层的TiN涂层的表面质量和划痕深度。然而，根据实验结果，我们强调，脉冲激光的能量和脉宽参数应该严格调节，否则，涂层表面可能会受到热损伤和材料流动，从而进一步影响了加工质量。我们还表明，TiN涂层的屈服行为与划痕机制值得进一步研究。这些研究可以为工业制造提供更好更先进的表面加工技术。