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连续激光和30CrMnSiA钢等典型金属材料相互作用机理

收藏本文 2024-04-06 点赞:7553 浏览:24035 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:激光与作用机理研究是激光应用的基础,也是伴随激光技术发展的一门新兴的学科,涉及、力学、化学和物理等多学科前沿交叉。实验测量反射率,研究激光辐照中激光吸收系数的变化,是开展激光与耦合效率研究并揭示其耦合规律与机理的手段之一在使用积分球测量激光与耦合效率中,发属被激光加热后,其热辐射发光对积分球的测量探测器存在的影响,从而使测量结果中引入了的误差,这一现象存在于以往的测试工作中。对积分球测量的原理的深入分析,了消除金属热辐射发光对探测器干扰的方法,使测量精度提高。同时对积分球测量中可能产生误差的,也开展了较深入的分析,这一工作对于真实、可靠的激光与的耦合效率数据、提高测量精度是有指导的。基于上面改进的较高测量精度的激光与耦合效率测量方法,开展了~kW/cm2量级的1.06μm连续激光与30CrMnSiA钢的耦合效率的实验研究,改变激光辐照强度、激光辐照方式,和对反射率曲线上发生变化位置冻结方法研究组分变化等手段,对激光辐照下耦合效率的变化机理予以了较好的揭示和阐述。在此工作基础上还开展了激光与Ly12铝的耦合规律研究,了较可靠的实验数据。同时了温度场的反演方法,可以后表面的温度历史反推样品前表面在激光辐照下吸收系数发生变化的。方法弥补了实验只能给出光斑区平均吸收系数变化的不足,对后继高精度开展激光与耦合规律研究非常有帮助。基于该方法编写的一维程序反演的结果,与一维实验结果较好,方法是可行的。,利用金属膜理论与氧化膜生长理论初步建立反射率变化模型,并编写一维程序用于模拟反射率变化,了变化趋势与实验较好的结果。初步建立的反射率变化模型,解释了实验中出现的主要现象的物理机制,对激光与30CrMnSiA钢的作用的机理有较好的揭示。关键词:反射率论文金属论文积分球论文反演计算论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    章 绪论9-24

    1.1 激光与物质作用9-16

    1.1.1 环境的影响11-13

    1.1.2 偏振态和入射角的影响13-14

    1.1.3 表面粗糙度的影响14-16

    1.2 反射率的测量16-22

    1.2.1 积分球的基本原理16-18

    1.2.2 反射率测量装置及其特点18-22

    1.3 的主要研究内容22-24

    章 反射率的精确测量24-36

    2.1 消除热辐射影响24-30

    2.1.1 实验装置及原理25-26

    2.1.2 结果分析26-29

    2.1.3 消除热辐射影响的单光束法与双光束法的对比29-30

    2.2 测量系统的误差分析与控制30-35

    2.2.1 靶平面与入射光束的角度30-33

    2.2.2 涂层的阈值33-34

    2.2.3 样品球内探测器、样品靶、挡板、进光口的位置34-35

    2.3 小结35-36

    章 温度场中反射率的反演计算36-50

    3.1 一维温度场中反射率的反演计算36-43

    3.1.1 程序的可靠性验证37-39

    3.1.2 一维温度场中反射率的反演计算结果与实验测量结果对比39-43

    3.2 轴对称圆柱形温度场的(正)计算43-48

    3.2.1 控制方程43

    3.2.2 程序的可靠性验证43-46

    3.2.3 连续激光辐照下对轴对称圆柱形温度场的数值模拟46-47

    3.2.4 重频激光辐照下温度场的数值模拟47-48

    3.3 小结48-50

    章 典型金属的反射率测量及变化规律研究50-64

    4.1 30CrMnSiA钢50-59

    4.1.1 加载实验52-55

    4.1.2 不同加载功率密度55-59

    4.2 LY12铝的反射率测量59-62

    4.2.1 不同功率密度下的反射率测量59-60

    4.2.2 空气中LY12铝的反射率转变点60-62

    4.3 小结62-64

    第五章 初步反射率变化模型64-71

    5.1 激光反射、透射及吸收的电磁波理论64-65

    5.2 电磁波在分层导电媒质中的传播:金属膜理论65-68

    5.2.1 均匀介质膜65-66

    5.2.2 金属膜理论66-68

    5.3 纯铁的反射率变化模拟68-69

    5.3.1 纯铁的氧化68

    5.3.2 反射率变化模型的建立及实例的定性模拟68-69

    5.4 利用初步反射率变化模型,解释实验中现象69-70

    5.5 小结70-71

    第六章 总结与展望71-74

    6.1 全文总结71-72

    6.2 主要及创新点72-73

    6.3 展望73-74

    致谢74-75

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