书书书
第
３６
卷
第
５
期
中
国
激
光
Ｖｏｌ．３６
，
Ｎｏ．５
２００９
年
５
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
犕犪
狔
，
２００９
文章编号：
０２５８７０２５
（
２００９
）
０５１２２９０４
犆犗
２
激光弯曲玻璃薄片微观结构变化分析
吴东江
牛方勇
张
强
张维哲
郭东明
（大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁 大连
１１６０２４
）
摘要
利用红外（
ＩＲ
）光谱、
Ｘ
射线衍射（
ＸＲＤ
）、扫描电镜（
ＳＥＭ
）等手 段研究 了
ＣＯ
２
激光 扫描 弯曲对 硼硅 酸盐玻 璃
微观结构的影响。结果表明激光扫描产生 的 熔 化 冷却 过 程 使 玻璃 存 在 轻 微的 分 相 倾 向，导 致玻 璃 中 原 先存 在 的
［
ＢＯ
３
］三角体结构单元 与
Ｎａ
２
Ｏ
结合向［
ＢＯ
４
］四面体 结构转化，同时
Ｓｉ
聚集程 度提高，
Ｓｉ
—
Ｏ
键强增 加。未经激光
加工样品存在
ＳｉＯ
２
晶相引起的微弱衍射峰，且晶 粒呈 大 小不 一的 近 似球 状，激光 扫 描过 的样 品 不存 在明 显 晶相，
呈较为均匀的玻璃态。
关键词
激光技术；微观结构；红外光谱；
Ｘ
射线衍射；扫描电镜
中图分类号
ＴＮ２４９
文献标识码
Ａ
犱狅犻
：
１０．３７８８
／
犆犑犔２００９３６０５．１２２９
犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犆犗
２
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犵
狅狀犌犾犪狊狊犕犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲
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犵犼
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犵
犖犻狌犉犪狀
犵狔
狅狀
犵
犣犺犪狀
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犙犻犪狀
犵
犣犺犪狀
犵
犠犲犻狕犺犲
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犿犻狀
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（
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，
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，
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狅
犳
犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
，
犇犪犾犻犪狀
，
犔犻犪狅狀犻狀
犵
１１６０２４
，
犆犺犻狀犪
）
犃犫狊狋狉犪犮狋
犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犆犗
２
犾犪狊犲狉犫犲狀犱犻狀
犵
狅狀
犵
犾犪狊狊犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲犪狉犲狊狋狌犱犻犲犱犫
狔
犿犲犪狀狊狅犳犻狀犳狉犪狉犲犱
（
犐犚
）
狊
狆
犲犮狋狉犪
，
犡
狉犪
狔狆
狅狑犱犲狉犱犻犳犳狉犪犮狋犻狅狀
（
犡犚犇
）
犪狀犱狊犮犪狀狀犻狀
犵
犲犾犲犮狋狉狅狀 犿犻犮狉狅狊犮狅
狆
犲
（
犛犈犕
）
．犜犲狊狋狉犲狊狌犾狋狊狊犺狅狑 狋犺犪狋狊犾犻
犵
犺狋
狆
犺犪狊犲
狊犲
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犪狉犪狋犻狀
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狋犲狀犱犲狀犮
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狅犮犮狌狉狉狊犱狌狉犻狀
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狋犺犲犾犪狊犲狉犫犲狀犱犻狀
犵狆
狉狅犮犲狊狊
，
犪狀犱狋犺犲狅狉犻
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狌犲狋狉狅狌狊犲犾犲犿犲狀狋狊狅犳
［
犅犗
３
］
犮犺犪狀
犵
犲
犻狀狋狅狋犺犲狋犲狋狉犪犺犲犱狉犪犾犲犾犲犿犲狀狋狊狅犳
［
犅犗
４
］
犫
狔
犮狅犿犫犻狀犻狀
犵
犖犪
２
犗．犕犲犪狀狑犺犻犾犲
，
犪
犵犵
狉犲
犵
犪狋犻狅狀犲狓狋犲狀狋狅犳犛犻犻狀犮狉犲犪狊犲狊犪狀犱犾犲犪犱狊
犪狀犲狀犺犪狀犮犲犿犲狀狋狅犳狋犺犲犛犻
—
犗 犫狅狀犱犻狀狋犲狀狊犻狅狀．犜犺犲狉犲犻狊犛犻犗
２
犮狉
狔
狊狋犪犾
狆
犺犪狊犲犻狀狋犺犲狌狀犻狉狉犪犱犻犪狋犲犱狊
狆
犲犮犻犿犲狀 狑犻狋犺狀狅
狅犫狏犻狅狌狊犮狉
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狊狋犪犾
狆
犺犪狊犲犻狀狋犺犲犻狉狉犪犱犻犪狋犲犱狅狀犲．犃狀犱犻狉狉犲
犵
狌犾犪狉
犵
犾狅犫狌犾犪狉
犵
狉犪犻狀狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犱犻犿犲狀狊犻狅狀犮狅狌犾犱犫犲狅犫狊犲狉狏犲犱犻狀
狋犺犲狅狉犻
犵
犻狀犪犾狊
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犲犮犻犿犲狀．犗狀狋犺犲犮狅狀狋狉犪狊狋
，
狋犺犲
狆
狉狅犮犲狊狊犲犱狅狀犲
狆
狉犲狊犲狀狋犲狊犪犮犺犪狉犪犮狋犲狉狅犳狌狀犻犳狅狉犿
犵
犾犪狊狊
狆
犺犪狊犲．
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
犾犪狊犲狉 狋犲犮犺狀犻
狇
狌犲
；
犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲
；
犻狀犳狉犪狉犲犱 狊
狆
犲犮狋狉犪
；
犡狉犪
狔 狆
狅狑犱犲狉 犱犻犳犳狉犪犮狋犻狅狀
；
狊犮犪狀狀犻狀
犵
犲犾犲犮狋狉狅狀
犿犻犮狉狅狊犮狅
狆
犲
收稿日期：
２００８０５２０
；收到修改稿日期：
２００８０９２６
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（
２００７０１４１００２
）和辽宁省自然科学基金（
２００６２１７８
）资助课题。
作者简介：吴东江（
１９６４－
），男，教授，博士，主要从事激光精密微细加工领域研究工作。
Ｅｍａｉｌ
：
ｄ
ｊ
ｗｕｄｕｔ
＠
ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
１
引
言
激光 弯曲是一种 基于热态积 累的成形技 术，它
利用高能激光束对板材表面局部加热诱发不均匀热
应力，使板材产生塑 性 变形以获 得 所需要的 目 标形
状。该技术无需模具与外力、生产周期短、柔性大等
特点使其在 塑 性 材 料成 形 领 域 得 到 广 泛 研 究 与 应
用
［
１
～
３
］
。近几年随着制造技术与材料科学 的 发 展，
脆性材 料如陶瓷、玻璃、硅 片在信息、通信、原 子能、
电子技术和 生 物 化 学等 领 域 有 着 越 来 越 广 泛 的 应
用，相应的激光弯曲 技 术在脆性 材 料成形领 域 的研
究也逐步 得 到研究与 发 展。
Ｊ．Ｆｒüｈａｕｆ
等
［
４
～
６
］
在 上
世纪末对硅片在高温情况下塑性变形的可行性进行
了实验研究
，提出了 采 用激光技 术 对脆性材 料 进行
弯曲的想法，初步确 定 了硅片弯 曲 机理和金 属 材料
弯曲机理的相 似性
。
ＲｉｃｈａｒｄＸ．Ｚｈａｎ
ｇ
等
［
７
，
８
］
利用
小功率
ＣＯ
２
连续激光（最大功率
１０ Ｗ
）对玻璃弯曲
进行尝试，以
０．２８ Ｗ
的功率和
１２ｍｍ
／
ｍｉｎ
的扫描
速度实现了
ＳｉＯ
２
玻璃薄片的微弧度量级弯曲，并指
出进一步增大功率和扫描次数可以得到以度为量级
的弯曲角。此外，对 陶 瓷和硅片 弯 曲也进行 了 实验
及数 值 模 拟 研 究。
Ａｎｄｒｅｗ Ｃ．Ｔａｍ
等
［
９
］
利 用 激 光
实现了微小陶瓷件 的弯曲，并将其 应 用于磁盘 驱 动
器中磁头滑片的批量生产。吴东江等
［
１０
～
１２
］
分 别 利
资源评论
