航空、航天發(fā)動機的推重比與其熱端部件的工作溫度密切相關。長期以來，工程界致力于發(fā)展高溫合金以提高工作溫度。發(fā)動機的核心熱端部件主要包括燃燒室、渦輪和加力燃燒室。下一代航空發(fā)動機的推重比大于12，要求提高熱端部件的工作溫度到接近2000K。這要求更新設計，使用陶瓷基復合材料(CMC)、單晶葉片等新材料和三維異型孔等先進冷卻結構。陶瓷基復合材料(CMC)的精密去除加工技術是其應用于航空發(fā)動機的必備可靠技術。如何通過精密加工提高CMC與EBC的結合力成為研究熱點。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所所屬先進制造技術研究所激光與智能能量場制造團隊自2012年8月起，啟動了高速皮秒/納秒微細加工項目，針對陶瓷基復合材料(CMC)短脈沖激光加工工藝進行了深入的研究和大量的實驗，近期取得新進展。

如圖1、圖2所示，采用納秒脈沖激光的高速掃描方法，團隊成功實現(xiàn)了中航復材產(chǎn)3毫米厚CMC材料的復雜形狀精密低損傷加工，包括疲勞測試件和拉伸測試件的加工，從0.125到10毫米直徑的孔鉆削，CMC和樹脂基材料微型齒輪件的加工，以及三角凹槽的三維加工。

圖1顯示，高功率納秒激光器在適當?shù)拿}沖寬度和掃描速度下，可以實現(xiàn)高分辨率的凹槽加工，其表面和側面加工完整性良好，在激光共聚焦顯微鏡的觀察中沒有發(fā)現(xiàn)微裂紋。目前，此項新進展已經(jīng)在“MP3 2014 & ICPBPT 2014高能束流加工技術國際學術會議”、“ASME/MSEC大會”等國際大會上獲得同領域專家的一致好評，并在《中國航空制造技術》等期刊上發(fā)表相關文章。