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激光辐照材料的国内外研究现状

时间:2019-10-01 13:53来源:毕业论文
国外研究状况Harrach[4]和Warren[5]研究了一维情况下激光辐照材料下的情况,观察了材料由于温度升高所发生的熔融和气化。Brugger和Bechtel[6]对功率密度在横截面上呈高斯分布的激光作用圆形

国外研究状况Harrach[4]和Warren[5]研究了一维情况下激光辐照材料下的情况,观察了材料由于温度升高所发生的熔融和气化。Brugger和Bechtel[6]对功率密度在横截面上呈高斯分布的激光作用圆形和方形金属板时的温度分布进行了求解分析。EI-Niclawy等[7]分别采用脉冲和连续激光辐照半无限大材料,并对作用过程中的温升进行了解析研究。19022
1976年,M.Sparks[8]针对金属在激光作用下其内部温度上升的理论进行了分析研究,并进行了相关实验,研究了相关的加热参数对温度变化的影响。1972年,K.Brugger[9]数值模拟了不同光斑形状的激光作用靶材时靶材内温度场的分布,并对结果进行了分析总结,为提升激光作用靶材时温度场求解的准确性作出了贡献。1977年,M.Lax[10]解析求解了固体受到光功率密度符合高斯分布的激光作用时内部温度场在柱坐标系下的热传导方程,获得了其温度分布满足的方程。论文网
在入射激光束能量密度高于  W/cm2时,可以认为金属在瞬间发生熔化和气化,在气化反作用压力的作用下,熔液将发生溢出或喷溅,在极短的时间内形成小孔。1980年,J.Mazumder和W.M.Steen等[11]建立了光功率密度分布为高斯型的移动激光束作用金属物体表面时的三维热传导温升模型,并用有限差分法求解了金属内部温度场的分布。该模型考虑了金属吸收率在固态和液态情况下的不同,描述了小孔区域内激光强度的衰减。尽管该模型忽略了金属材料热参数随温度的非线性变化因素,但求解所得温度场分布以及熔融区域的尺寸和形状均与实验所得结果相似。
国内研究状况
许伯强等[12]对激光作用铝靶过程中铝靶内的温度场以及流场进行了数值模拟,求解了层流耦合以及热传导的微分方程。根据实际情况,采用一定参数的激光进行数值模拟,并加入了Marangoni对流和铝靶各个热物理量随温度的非线性变化因素,在表面张力梯度分别为 、 和 时,通过数值计算得到了铝靶受激光辐照时的温度场、产生熔池内熔液的速度场和固-液界面。

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徐丽君等[13]数值模拟了功率密度在空间满足高斯分布的激光束作用金属靶材时靶材内各个点的温度,研究了靶材内温度场分布与激光束作用靶材时间以及其光斑半径的关系,分析了金属内各点温度随时间的变化率。研究显示:激光对金属靶材的作用主要在其光斑半径范围内,随着激光作用金属靶材时间越长,温度升高区域也不断扩大。在激光作用靶材前期,靶材温度场变化率较大;随着激光作用靶材时间的增加,各点温度升高幅度逐渐减小。
蒋艳锋等[14]在激光作用金属材料,金属材料的热扩散长度较激光束光斑半径非常小的情况下,运用固体热传导理论,建立并求解了激光作用时的一维热传导方程,得到了材料表面的温度。由此能够了解这些金属材料发生熔融时所需激光能量的最小阈值,提供了高能量激光在实际加工中的理论根据。 激光辐照材料的国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20191001/40169.html
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