毫秒激光致铝靶熔融液体重铸厚度的研究(2)
4.2.1 径向方向温度场 … 12
4.2.2 轴向方向温度场 … 12
4.2.3 中心点温度场 … 13
4.3 液体重铸厚度数值 … 14
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1 绪论
1.1 引言
激光与物质的相互作用原理是激光加工研究的主体。激光通过照射材料，使材料温度上升，进而发生热膨胀、热扩散和热应力作用。如果入射激光能量在塑料、金属等材料中产生了足够强的沉积，那么材料表面层受激光照射的部分就会发生熔融，甚至气化。这就是激光进行打孔、切割及其它应用的作用原理。激光致材料热熔破坏作用的过程取决于很多因素，如激光光源的选择，作用材料及外部环境等。了解金属在激光烧蚀作用下的热力学性质变化，可以为激光打孔等实际激光加工提供参考。
在美国物理学家梅曼研制出第一台红宝石激光器次年，各国学者们就开始了高功率激光与靶材相互作用的机理研究。除此之外，研究人员也通过各种方法与手段观察和探讨了烧蚀破坏现象。如今计算机软件仿真技术飞速发展，利用计算机对激光与金属作用过程进行数值模拟成为各领域数值研究的主流方法。数值模拟可以简单理解为利用软件建立可模拟物理模型的数学模型，得到各场量后，通过计算机求解。因计算机计算速度快且容量大，可得到足够精确的近似解，所以计算机求解时常使用离散化的方法求近似解。数值模拟具有显著的优势，可计算多种物理场，并且可以在计算中得出物理场的瞬态信息[1]。除此之外，利用数值模拟还可以对现行工艺进行校核，优化工艺方案和参数，从而以更可信的科学基础来制定热处理工艺。
本文的主要研究目的及工作
本文的主要研究工作是通过模拟激光对铝板相互作用的过程，并对结果进行分析，讨论研究激光致铝板熔融破坏的各项数值，得到铝板在激光作用下的破坏程度。
根据激光与铝靶相互作用的实际情况建立了轴对称模型，并利用有限元法对熔融过程进行仿真模拟。得出铝板受激光辐照表面中心点附近，随激光作用时间变化的温度场分布以及熔池径向，轴向的温度场分布。以热传导方程为理论基础，分析并计算得出熔融液体的重铸厚度。改变入射激光的各项参数，并讨论激光对铝板破坏结果的影响。