10月上旬，關(guān)于稀土出口的政策動(dòng)態(tài)再次引發(fā)關(guān)注。作為“工業(yè)維生素”的稀土，被重新推到了國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)口。與此同時(shí)，在中國(guó)制造業(yè)體系中，一種更為先進(jìn)的激光加工技術(shù)——水導(dǎo)激光（Waterjet-Guided Laser，簡(jiǎn)稱WJGL），正悄然改變著稀土材料的加工格局。

一邊是戰(zhàn)略資源稀土的出口管控，另一邊是高端制造領(lǐng)域的技術(shù)自立。稀土與水導(dǎo)激光的結(jié)合，正成為中國(guó)在材料制造與精密加工領(lǐng)域的新突破口。

稀土元素共17種，包括15種鑭系元素以及鈧（Sc）和釔（Y）。這些元素廣泛應(yīng)用于永磁體、發(fā)光材料、催化劑和光電元件，是現(xiàn)代高端制造不可或缺的基礎(chǔ)材料。

然而，稀土材料雖性能優(yōu)異，卻難加工。無(wú)論是釹鐵硼磁體、鈰氧化物陶瓷，還是稀土摻雜光學(xué)晶體，普遍具有高硬度、高脆性、高價(jià)值等特征。傳統(tǒng)機(jī)械加工方式（如磨削、放電、線切割）存在熱損傷、邊緣崩裂、表面氧化等問(wèn)題，難以滿足高端器件對(duì)精度和質(zhì)量的要求。

在這一背景下，水導(dǎo)激光這一兼具“冷加工”與“精密切割”特征的技術(shù)，成為解決稀土加工難題的關(guān)鍵手段。

水導(dǎo)激光是一種激光束通過(guò)細(xì)微水射流進(jìn)行傳輸和聚焦的先進(jìn)加工技術(shù)。其核心原理是：高壓水流在微細(xì)噴嘴中形成穩(wěn)定液柱，激光通過(guò)這一液柱傳播至工件表面，在局部實(shí)現(xiàn)高能量密度的照射與材料去除。

相比傳統(tǒng)激光切割，水導(dǎo)激光具有以下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：

水導(dǎo)激光技術(shù)已成熟應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、陶瓷復(fù)合材料等高價(jià)值工件的無(wú)損加工，如今正逐步延伸到稀土功能材料領(lǐng)域。

稀土元素因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，具備多種特殊的物理、化學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，使其成為高性能材料和先進(jìn)技術(shù)的核心原料。無(wú)論是在信息技術(shù)、新能源、國(guó)防安全，還是環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，稀土都發(fā)揮著舉足輕重的作用。稀土是制造高性能永磁材料的關(guān)鍵，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、智能手機(jī)和硬盤驅(qū)動(dòng)器等，推動(dòng)了能源轉(zhuǎn)型和信息技術(shù)的發(fā)展。此外，稀土還被用于光學(xué)材料、激光設(shè)備和醫(yī)療器械等高端領(lǐng)域，提升產(chǎn)品性能和功能。

釹鐵硼磁鋼性能優(yōu)異，但其脆性大、易氧化、成本較高以及高溫性能有限，是制約其進(jìn)一步應(yīng)用和加工的主要難點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)械切削或放電加工容易引起退磁、裂紋、毛刺等缺陷，影響磁性能。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用水導(dǎo)激光切割釹鐵硼，可獲得以下效果：

Nd:YAG、Er:YVO?、Yb:YLF 等稀土摻雜晶體是固體激光器的核心增益介質(zhì)。這些晶體透明度高、脆性強(qiáng)，對(duì)加工缺陷極為敏感。使用水導(dǎo)激光進(jìn)行微槽、劃片、端面修整，可實(shí)現(xiàn)低損傷、高透光率的成品表面。

相比傳統(tǒng)干式激光切割，水導(dǎo)激光能有效防止光學(xué)燒蝕、表面霧化及微裂紋產(chǎn)生，為高功率激光晶體模塊化裝配提供關(guān)鍵技術(shù)保障。

稀土功能涂層及其精密制備技術(shù)在航空航天動(dòng)力系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用潛力。針對(duì)燃燒室、高/低壓渦輪靜子葉片、低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片、渦輪外環(huán)、尾噴管調(diào)節(jié)片、密封片以及內(nèi)椎體等典型熱端部件，為滿足極端環(huán)境下的高溫抗氧化、抗水汽腐蝕及抗熱沖擊要求，研究者將熱障涂層（TBC）、環(huán)境屏障涂層（EBC）以及稀土改性激光熔覆涂層等先進(jìn)表面工程技術(shù)引入其制造體系中。

其中，熱障涂層（TBC） 通常采用 NiCoCrAlY 金屬結(jié)合層 + Y?O? 穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）陶瓷頂層 的雙層結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)基體溫度降低 150–200 °C 的隔熱效果；而在以 SiC/SiC 陶瓷基復(fù)合材料（CMC） 為代表的新型輕質(zhì)耐高溫構(gòu)件上，稀土硅酸鹽基環(huán)境屏障涂層（EBC）——如 Yb?Si?O?、Gd?Zr?O? 等——被用于抵御高溫水汽和 CMAS（鈣鎂鋁硅氧化物）熔蝕。

同時(shí)，在燃燒室襯套、渦輪外環(huán)與尾噴管等高熱流密度區(qū)域，常采用稀土元素（Ce、La、Y）改性的激光熔覆或定向能量沉積涂層。稀土元素在熔覆過(guò)程中能夠顯著細(xì)化晶粒、凈化界面并提高冶金結(jié)合質(zhì)量；結(jié)合水導(dǎo)激光的高能量密度與局部冷卻特性，可有效抑制裂紋與氣孔的形成，從而獲得高致密度與優(yōu)異耐磨性、抗氧化性及抗熱震性能的功能層。

綜上，稀土改性熱障 / 環(huán)境屏障涂層與水導(dǎo)激光精密加工技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，為航空航天高溫部件提供了一種高效、低損傷、可控的表面防護(hù)與壽命延長(zhǎng)途徑，對(duì)提升高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)與航天動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性與服役溫度具有重要的工程意義。

在熒光體、催化劑載體、發(fā)光陶瓷等稀土功能材料中，微孔結(jié)構(gòu)與表面粗糙度直接影響其光學(xué)或催化性能。水導(dǎo)激光可在不改變化學(xué)成分的情況下，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)孔陣列加工、表面紋理重構(gòu)，為高性能稀土光電器件提供新的制備手段。

稀土是“中國(guó)的核心戰(zhàn)略資源”，而水導(dǎo)激光正成為“中國(guó)高端制造領(lǐng)域的突破性工藝”。從稀土磁體的精密成型到稀土光電元件的微納加工，中國(guó)正依托資源優(yōu)勢(shì)向制造強(qiáng)國(guó)加速邁進(jìn)，水導(dǎo)激光正是這一進(jìn)程中的關(guān)鍵技術(shù)支撐。未來(lái)，當(dāng)稀土材料與水導(dǎo)激光技術(shù)深度融合，將為中國(guó)制造在高端裝備、新能源等領(lǐng)域打開(kāi)“精準(zhǔn)高效加工”的新空間，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)邁向更高質(zhì)量的發(fā)展階段。

關(guān)于我們

南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中科煜宸”）成立于2013年，專注于激光智能制造裝備及工藝領(lǐng)域11年。

中科煜宸立足于自主創(chuàng)新，致力于推進(jìn)先進(jìn)水導(dǎo)激光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)和本土化服務(wù)，現(xiàn)已發(fā)布五款（RJ系列：RJ205、RJ303、RJ305、RJ505、RJ1005）標(biāo)準(zhǔn)型水導(dǎo)激光加工設(shè)備，覆蓋了航空航天和一般工業(yè)市場(chǎng)上主流的小、中、大型零件的加工能力。

中科煜宸提供水導(dǎo)激光加工服務(wù)全流程解決方案，已與國(guó)內(nèi)眾多客戶建立了水導(dǎo)激光加工服務(wù)合作，工藝團(tuán)隊(duì)通過(guò)近三年的工藝開(kāi)發(fā)和積累，已建立多金屬（鋁合金、不銹鋼、鈦合金、高溫合金、銅合金）、復(fù)合材料（CFRP、CMC）、帶熱障涂層的單晶高溫合金（TBC）、半導(dǎo)體/陶瓷（SIC、ALN、ZrO2、SIN）、金剛石以及多種脆硬材料（磁鋼、鎢鋼）等材料的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，先后突破金屬表面粗糙度質(zhì)量提升和高效加工、復(fù)合材料無(wú)燒蝕高效加工、熱障涂層大傾角和深徑比微孔高效加工、大深度金剛石切片、大深度磁鋼和陶瓷高效切割等多項(xiàng)技術(shù)難題。