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激光与物质相互作用研究国内外研究现状

时间:2019-03-10 20:30来源:毕业论文
在激光对工程材料的加工方面,B.S.Yilbas等[2]做了大量的理论分析和实验研究,如Nd:YAG激光对金属工件照射下的热传导机理,相变,热对流过程等。在计算机上对激光束横截面功率密度在

在激光对工程材料的加工方面,B.S.Yilbas等[2]做了大量的理论分析和实验研究,如Nd:YAG激光对金属工件照射下的热传导机理,相变,热对流过程等。在计算机上对激光束横截面功率密度在脉冲期间内呈现的高斯型变化进行了仿真,在考虑到由于材料表面压力渐变而排挤出熔融液体的情况下,假设材料的热力学性质随温度改变,进行了激光与物质相互作用特性的研究,仿真结果与实验结果符合较好。Yilbas还与S.B. Mansoor[3]研究了激光照射下表面金属材料蒸发与空腔深度的变化,实验结果亦与不同热力学性质情况下的预测符合较好。D.K.Y. Low等[4]研究了激光打孔过程中产生的喷溅物沉积情况。实验发现,大于70%的喷溅物是由于初始激光照射而沉积的,而短脉宽和高脉冲频率会产生较小的喷溅物沉积区域。Pablo Solana等[5]研究了激光打孔烧蚀的液体材料喷溅过程,实验测得第一次喷溅以突然爆发的方式发生在整个过程的开始阶段,而第二次则在激光强度减小时发生,并且此时第一次喷溅也会消失。此外,实验结果还可定量研究实际条件下的激光打孔过程中液态喷溅所去除的材料的比率。K.T. Voisey等[6]对激光打孔过程中产生熔融物的喷溅情况进行了研究。实验结果表明,除去其他热力学特性的影响因素,较高的材料密度会阻止喷溅过程,并会对熔融喷溅液滴的大小产生影响。而随脉冲强度的增加,熔体颗粒的平均喷溅速度也随之增大。33728
在激光与物质相互作用机理方面,陆建、倪晓武等[7]进行了在高功率激光和材料相互作用领域亟待解决的一些问题的研究。如高功率激光与靶材相互作用过程中等离子体产生的物理机理研究, 高功率激光产生吸收波的点火机理和发展模型及其数值计算研究, 高功率激光等离子体和吸收波的诊断和测量手段和方法研究, 高功率激光对靶材的力学效应的理论模型、数值计算以及实验观测研究等方面的一些基础性理论分析和实验研究。秦渊,王斌,倪晓武等[8]建立了Nd3+: YAG高斯脉冲激光对金属板熔化过程的一个半无限大轴对称模型,并得到了整个温度场和固液交界面的解析解。此外,预估了加热后固液交界面的变化情况,研究了激光脉冲宽度与熔融深度的关系。得到了结果:在熔点处出现了温度平台,经测熔化深度在预估范围内。金属板材料为铝时,经激光照射后熔化深度增加约1.8倍。在一定的入射激光能量下,选择恰当的激光宽度可以得到熔深的最大值。陈彦北等[9] 对铝板的激光加热问题进行了有限元仿真计算,并比较了不同模型条件下的计算结果。实验中利用的三种模型为:温度相关吸收率模型、固态和液态吸收率分别为常数的组合吸收率模型以及单一常数吸收率模型。结果表明,只有组合吸收率模型能得到与使用吸收率温度相关模型很相似的结果。而使用吸收率温度相关与单一常数吸收率两种模型计算加热区域为单一物态的加热过程,计算结果并无明显区别。秦渊,王斌等[10]研究了重力对长脉冲激光打孔过程的影响,建立了逆重力方向激光钻孔的模型,在假设材料熔化后因重力而脱离孔隙的条件下得到了熔池形状的解析解。在实验中比较了顺逆重力两种方向激光照射下打孔产生的熔融物及熔池形状。另外,还研究了重力,表面张力,惯性力及表面粘滞性之间的关系。结果表明,在逆重力方向打孔情况下,由于重力的原因,熔融材料会更容易排除,质量约两倍于沿重力方向打孔的情况,而且损伤范围亦大于后者。除此之外,熔化铝板所需的激光能量利用率会更高。得到逆重力方向激光打孔是更有效率的方法的结论。在高能纳秒激光对材料的气化能量损耗影响方面,Xinyu-Tan等[11]研究了气化对金属材料表面温度及整个激光照射形成的熔深的影响,在相同实验条件下,使用经他们修正后的熔深计算公式得出的结果,与实验结果更相符。论文网 激光与物质相互作用研究国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190310/30982.html
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