热烧蚀主要分两种:表面烧蚀和体积烧蚀。表面烧蚀主要发生在材料结构表面,包括热化学反应、熔化,材料的升华、高速粒子冲击及物理剥蚀所造成的质量迁移;体积烧蚀主要指内部材料在较低温度下发生热解反应和氧化反应等导致的质量迁移。这两者均包含复杂的质量能量传递过程,一般没有明确的分界,往往激光烧蚀过程中两者同时发生。
碳纤维/环氧树脂复合材料对Nd:YAG激光的辐照多是表面层吸收,不同功率密度的激光辐照碳纤维复合材料的烧蚀现象略有不同,功率由低到高会发生以下几种现象:表面层树脂焦化生成炭黑粉末;内层树脂发生热分解现象;表面喷射式燃烧机制。往往在某一功率密度下,伴随多种烧蚀机制。
某些复合材料基体对一定波长的激光有些透明,材料表面尚未相变时其内部可能已经发生热膨胀或升华,使得表面层不断焦化、剥离和喷溅,加剧了深层烧蚀。
2。2 国内外成果
3 实验过程
3。1 实验材料及仪器
实验材料为乙烯基树脂430碳纤维纱(碳纱含碳量94%,碳纤维体积占总体积的60%,碳纤维抗拉性能T300,规格200*300*1。5mm*2块)。
短脉冲激光器为Raycus Laser RFL-P50Q(最大功率53W,脉宽小于130nm)。文献综述
长脉冲激光器由Beamtech Optronics公司生产,型号为Melar-50(输出0。5ms~2。5ms可调,重复频率1Hz,单脉冲激光输出能量0。5J~50J可调)。
连续激光器为高功率多模连续光纤激光器Raycus LaserRFL-C1000最大功率1000W,中心波长1080nm)。
3。2 实验方法及实验光路
通过改变激光器脉冲电流输出百分比来改变输出功率,改变透镜位置调整光斑大小。
利用电子天平(精确度为10-4g)称量靶材辐照前后质量,激光总功率由输出百分比可以直接对照得出,辐照时间由激光器控制,热烧蚀性能用碳纤维复合材料在一定辐照条件下的热烧蚀率及质量烧蚀率来衡量[1