10月上旬，關于稀土出口的政策動態(tài)再次引發(fā)關注。作為“工業(yè)維生素”的稀土，被重新推到了國際科技競爭的風口。與此同時，在中國制造業(yè)體系中，一種更為先進的激光加工技術——水導激光（Waterjet-Guided Laser，簡稱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域的技術自立。稀土與水導激光的結合，正成為中國在材料制造與精密加工領域的新突破口。

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材料。

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

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

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

相比傳統(tǒng)激光切割，水導激光具有以下獨特優(yōu)勢：

水導激光技術已成熟應用于航空發(fā)動機葉片、陶瓷復合材料等高價值工件的無損加工，如今正逐步延伸到稀土功能材料領域。

稀土元素因其獨特的電子結構，具備多種特殊的物理、化學和磁學性質(zhì)，使其成為高性能材料和先進技術的核心原料。無論是在信息技術、新能源、國防安全，還是環(huán)境保護領域，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鍵，廣泛應用于電動汽車、風力發(fā)電機、智能手機和硬盤驅動器等，推動了能源轉型和信息技術的發(fā)展。此外，稀土還被用于光學材料、激光設備和醫(yī)療器械等高端領域，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，是制約其進一步應用和加工的主要難點。傳統(tǒng)機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)實驗驗證，采用水導激光切割釹鐵硼，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，對加工缺陷極為敏感。使用水導激光進行微槽、劃片、端面修整，可實現(xiàn)低損傷、高透光率的成品表面。

相比傳統(tǒng)干式激光切割，水導激光能有效防止光學燒蝕、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鍵技術保障。

稀土功能涂層及其精密制備技術在航空航天動力系統(tǒng)中具有重要的應用潛力。針對燃燒室、高/低壓渦輪靜子葉片、低壓渦輪轉子葉片、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表面工程技術引入其制造體系中。

其中，熱障涂層（TBC） 通常采用 NiCoCrAlY 金屬結合層 + Y?O? 穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）陶瓷頂層 的雙層結構，以實現(xiàn)基體溫度降低 150–200 °C 的隔熱效果；而在以 SiC/SiC 陶瓷基復合材料（CMC） 為代表的新型輕質(zhì)耐高溫構件上，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，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。稀土元素在熔覆過程中能夠顯著細化晶粒、凈化界面并提高冶金結合質(zhì)量；結合水導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)境屏障涂層與水導激光精密加工技術的協(xié)同應用，為航空航天高溫部件提供了一種高效、低損傷、可控的表面防護與壽命延長途徑，對提升高性能航空發(fā)動機與航天動力系統(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，微孔結構與表面粗糙度直接影響其光學或催化性能。水導激光可在不改變化學成分的情況下，實現(xiàn)微米級孔陣列加工、表面紋理重構，為高性能稀土光電器件提供新的制備手段。

稀土是“中國的核心戰(zhàn)略資源”，而水導激光正成為“中國高端制造領域的突破性工藝”。從稀土磁體的精密成型到稀土光電元件的微納加工，中國正依托資源優(yōu)勢向制造強國加速邁進，水導激光正是這一進程中的關鍵技術支撐。未來，當稀土材料與水導激光技術深度融合，將為中國制造在高端裝備、新能源等領域打開“精準高效加工”的新空間，推動相關產(chǎn)業(yè)邁向更高質(zhì)量的發(fā)展階段。

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

中科煜宸立足于自主創(chuàng)新，致力于推進先進水導激光設備的國產(chǎn)化開發(fā)和本土化服務，現(xiàn)已發(fā)布五款（RJ系列：RJ205、RJ303、RJ305、RJ505、RJ1005）標準型水導激光加工設備，覆蓋了航空航天和一般工業(yè)市場上主流的小、中、大型零件的加工能力。

中科煜宸提供水導激光加工服務全流程解決方案，已與國內(nèi)眾多客戶建立了水導激光加工服務合作，工藝團隊通過近三年的工藝開發(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）、復合材料（CFRP、CMC）、帶熱障涂層的單晶高溫合金（TBC）、半導體/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，先后突破金屬表面粗糙度質(zhì)量提升和高效加工、復合材料無燒蝕高效加工、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技術難題。