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摘要：关于添加石墨烯增强体来改善氧化铝 (Al 2 O 3 ) 陶瓷材料微加工性能的研究仍然太少且不完整，无法满足可持续制造的要求。因此，本研究旨在详细了解石墨烯增强体对提高 Al 2 O 3 基纳米复合材料激光微加工性能的影响。为此，使用高频感应加热工艺制备了高密度 Al 2 O 3 纳米复合材料样品，其中石墨烯纳米片 (GNP) 的含量为 0 wt.%、0.5 wt.%、1 wt.%、1.5 wt.% 和 2.5 wt.%。对样品进行激光微加工。之后，研究了 GNP 含量对烧蚀深度/宽度、表面形貌、表面粗糙度和材料去除率的影响。结果表明，纳米复合材料的微加工性能受到 GNP 含量的显著影响。与基础 Al 2 O 3（0 wt.% GNP）相比，所有纳米复合材料的烧蚀深度和材料去除率均有所改善。例如，在更高的扫描速度下，与基础 Al 2 O 3 纳米复合材料相比，GNP 增强样品的烧蚀深度增加了 10 倍。此外，与基础 Al 2 O 3 样品相比，0.5 wt.%、1 wt.%、1.5 wt.% 和 2.5 wt.% GNP/Al 2 O 3 纳米复合材料的 MRR 分别增加了 2134%、2391%、2915% 和 2427%。同样，与基础 Al 2 O 3 相比，所有 GNP/Al 2 O 3 纳米复合材料样品的表面粗糙度和表面形貌都有了显著改善。这是因为 GNP 增强体通过增加光吸收率和热导率并减小 Al 2 O 3 纳米复合材料的晶粒尺寸，降低了烧蚀阈值并提高了材料去除效率。在 GNP/Al 2 O 3 纳米复合材料中，0.5 wt.% 和 1 wt.% GNP 样品在大多数激光微加工条件下表现出优异的性能，缺陷最少。总体而言，结果表明，使用基本光纤激光系统（20 瓦）和非常低功耗，可以高质量、高生产率地加工 GNP 增强 Al 2 O 3 纳米复合材料。这项研究表明，在氧化铝陶瓷基材料中添加石墨烯以提高其可加工性具有巨大的潜力。
石墨烯纳米片增强生物医学氧化铝陶瓷基纳米复合材料的可持续微加工增强
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