PART/1

高能束加工技术及应用

PART/2

Laser & Electron Beam Processing

现代超快激光器得益于其易用性、坚固性和可靠性，可在材料的微纳米制造中实现更好的操作性能。飞秒激光照射在精密制造工艺中表现出比更长的脉冲持续时间的主要优势。通过精确控制能量密度实现卓越的灵活性，几乎可以对任何材料进行表面结构和批量加工。这些过程在制造环境中已经司空见惯，激光-材料相互作用的相关方面证明了超短脉冲激光源在中尺度组件制造中的使用越来越多。事实上，飞秒激光脉冲在不将热量大量传递到周围区域的情况下去除材料是飞秒激光脉冲最独特的优势。

Laser & Electron Beam Processing

01

切割

使用连续波束、毫秒和纳秒脉冲进行的激光切割在加工对热负荷敏感的材料方面表现出局限性。相比之下，飞秒激光脉冲与此类材料的独特相互作用为切割各种材料提供了一种侵入性较小的替代方案，其热损伤可以忽略不计，例如金属、陶瓷、玻璃、聚合物、CFRP 复合材料甚至有机组织。

金属（铜、不锈钢和镍合金）的飞秒激光切割已被广泛用于生产高质量的冠状动脉和胆道支架;由此产生的切割边缘光滑，没有毛刺和沉积颗粒。新的辐照策略，如多脉冲和能够扫描速度高达每秒几百米的多边形扫描仪，最近使超快激光技术胜过发射更长激光脉冲的更便宜的光纤激光器。在切割铬镍铁合金738 高温合金时获得了高纵横比切口，Inconel 738 高温合金是一种含有耐火元素的强化镍基高温合金，广泛用于制造航空航天和燃气轮机的热截面部件。锂离子电池电极的超快激光切割也正在成为飞秒激光器的重要应用，随着可用平均功率的增加，可以精确切割厚度达0.5 mm的石墨铜晶圆。

图1. 镍钛合金胆道支架边缘圆角形状的制造

飞秒激光器在切割敏感和精密材料（如玻璃）方面具有更大的潜力。智能手机和平板电脑中使用的化学强化玻璃可以通过使用飞秒激光脉冲产生内部微裂纹来切割成精致的形状。已经演示了切割 100 um 厚的铝硼硅酸盐柔性玻璃板。在脆性材料方面，对热瞬变引起的机械应力敏感，飞秒激光器已成功用于加工厚度为250 um的烧结氧化铝，整体加工速度为143um/s。使用飞秒激光脉冲还可以实现无粘结剂多晶金刚石（BLPCD）等极高硬度工具的成型，从而开辟了与边缘锐化和功能化相关的广泛应用（例如，低磨损、耐摩擦等）。

特别是聚合物，对