多パルスナノ秒レーザーアブレーションによる多結晶立方晶窒化ホウ素の過程における瞬時温度上昇の激しさ、顕著な熱蓄積、およびアブレーションサイズの予測困難という問題に対処するため、瞬時熱伝達と材料除去を結合したモデルを構築した。成分体積分率の混合とVoigt-Reuss-Hill則に基づき、温度依存の等価熱物性モデルを構築した。ガウス空間分布、多パルス時間変調、スキャン滞留挙動を考慮した瞬時熱伝達モデルを確立し、ピーク温度上昇と熱蓄積の二つの計算条件を設定した。次に、Arrhenius積分除去基準を導入し、「低出力動力学固定と高出力補正」を組み合わせた二段階キャリブレーション戦略に基づく焼損寸法予測法を確立し、1パスおよび7パスという二つの代表的条件で実験比較検証を行った。実験結果は、PcBN表面温度が「急速加熱、緩慢冷却」という周期的反応を示し、パルス間に顕著な熱蓄積が存在し、高温物理補正後、モデルが高出力条件下での表面ピーク温度の非物理的過大評価を抑制していることを示した。単一走査および7走査のアブレーション深さ予測のR²値はそれぞれ0.906および0.708であり、断面積変化傾向も良好に表現している。断面SEM結果は、高出力条件下で溝の表層近傍により明瞭な再融解再沈着層および熱影響域が存在し、これは見かけの幅測定差異の重要な原因であることを示した。本モデルは多パルスナノ秒レーザーアブレーションによる多結晶立方晶窒化ホウ素の瞬時熱応答と材料除去過程を良好に記述し、そのレーザー加工熱作用の分析およびパラメータ最適化の基礎を提供する。

ナノ秒レーザーアブレーション;多結晶立方晶窒化ホウ素;瞬時熱伝達;Arrhenius積分