[发明专利]一种高体积分数铝基碳化硅材料的加工方法

说明书

本发明涉及一种高体积分数铝基碳化硅材料的加工方法，其特征在于包括：粗加工阶段，执行如下步骤：S1、对铝基碳化硅材料进行激光诱导氧化处理，使铝基碳化硅材料表面发生氧化，形成疏松氧化层和过渡层；S2、采用硬质合金刀具对诱导后的铝基碳化硅材料表面氧化层进行加工去除；S3、重复执行步骤S1～S2，完成高体积分数铝基碳化硅材料表面的单层诱导氧化加工；S4、重复执行步骤S1～S3，直到加工深度达到加工尺寸要求的2mm余量，进入精加工阶段；精加工阶段，执行如下步骤：S5、采用多维振动超声铣削方式，去除粗加工后的铝基碳化硅材料表面的过渡层及基体层，形成已加工的精密表面。

技术领域

本发明涉及复合材料精密加工领域，具体涉及一种铝基碳化硅复合材料高效精密加工工艺方法，属于精密加工相关的技术领域。

背景技术

铝基碳化硅材料具有高比强度、高比刚度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等优良的性能，倍受各国技术人员的重视。基于复合材料综合性能可根据材料配比进行设计的特点，复合材料已广泛运用于航空、航天、兵器等军事工业中复杂载荷、复杂环境等特殊工况下的关键部件研制，有力保证和提升了武器装备的关键性能。并且，铝基碳化硅材料相对于传统基体合金具有高的比强度、比刚度和优良的高温力学性能、低的热膨胀系数、优良的耐磨性，在航空、航天、兵器、汽车、电子和交通运输工业等军用和民用领域具有十分广阔的应用前景。尤其在飞机、卫星、导弹、坦克、雷达电子封装等未来的军事高技术领域有着举足轻重的地位和不可替代的作用，具有十分良好的产业化前景。

目前SiCp/Al材料制备方面的技术已经相对成熟，体积分数可覆盖(5％-65％)的体积范围。目前我国航空航天等多领域对高体积分数SiCp/Al材料的需求越来越急迫，需求量也越来越大。但是，材料的硬脆特性造成在加工中极易产生棱边崩边、螺纹崩边，表面易产生微裂纹、沟痕、凹坑、耕犁等加工缺陷，始终困扰着研究人员；另外，在加工过程中只能刀具只能采用金刚石刀具，并且刀具极易磨损、换刀频繁，导致刀具失效周期短、加工成本高，零件加工效率低，加工质量差，细小结构制备困难。无法满足航天产品的对零件的高质、高效、精密、低成本的加工要求。

因此，寻求一种能够大幅提高铝基碳化硅材料高效精密加工的新工艺方法，具有重要的应用意义。

目前针对SiCp/Al材料加工，普遍采用金刚石超硬刀具，加工1个零件需要十几甚至几十把刀金刚石刀具，成本极高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对铝基碳化硅材料加工中刀具极易磨损、换刀频繁，导致刀具失效周期短、加工成本高，零件加工效率低，加工质量差等问题，提出一种提高铝基碳化硅高效精密加工的新型工艺方法，可以大幅度提高加工效率，减少刀具磨损，降低生产成本，提高加工表面质量。

本发明解决技术的方案是：一种高体积分数铝基碳化硅材料的加工方法，具体步骤如下：

粗加工阶段，执行如下步骤：

S1、对铝基碳化硅材料进行激光诱导氧化处理，使铝基碳化硅材料表面发生氧化，形成疏松氧化层和过渡层；

S2、采用硬质合金刀具对诱导后的铝基碳化硅材料表面氧化层进行加工去除；

S3、重复执行步骤S1～S2，完成高体积分数铝基碳化硅材料整面单层的诱导氧化加工；

S4、重复执行步骤S1～S3，直到加工深度达到加工尺寸要求的2mm余量，进入精加工阶段；

精加工阶段，执行如下步骤：

S5、采用多维振动超声铣削方式，去除粗加工后的铝基碳化硅材料表面的过渡层及基体层，形成已加工的精密表面。

所述步骤S1中用于诱导氧化处理的激光为条形光斑，条形光斑沿激光行进方向的宽度小于等于1mm，沿垂直于激光行进方向的宽度小于等于10mm，激光扫略速度为0.5mm/s～5mm/s。