皮秒激光因其較高的加工效率、良好的加工精度和較低的應(yīng)用成本在精密加工領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。由于數(shù)十皮秒的脈沖持續(xù)時(shí)間與電-聲弛豫時(shí)間相當(dāng),皮秒激光的加工機(jī)制既不等同于納秒激光的熱平衡燒蝕,也不完全是飛秒激光的冷加工,在獲得高精度和高效率的同時(shí)具有難以避免的熱效應(yīng)。但由于皮秒激光器擁有較低的價(jià)格、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較高的光束質(zhì)量,在工業(yè)加工中具有廣闊的應(yīng)用前景,因此有必要研究皮秒激光加工過程中材料的微觀組織變化及其影響因素。本文以純銅薄膜的二維縱截面為研究對(duì)象,采用相場(chǎng)法研究了重凝區(qū)不同位置的微觀組織形貌。文中討論了激光參數(shù)對(duì)枝晶生長(zhǎng)的影響,得出了冷卻速度與枝晶臂間距的關(guān)系,對(duì)提高皮秒激光的加工質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。具體內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）基于雙溫模型和純金屬相場(chǎng)模型建立了皮秒激光加工純銅的二維溫度場(chǎng)模型和微觀相場(chǎng)模型,并將無量綱化后的雙溫方程與相場(chǎng)方程耦合,得到了皮秒激光加工純金屬的宏微觀耦合模型。通過對(duì)宏觀熱傳導(dǎo)的分析,確定了熔池形貌和凝固條件,并研究了不同的激光能量密度、脈沖寬度和脈沖個(gè)數(shù)對(duì)凝固條件的影響。結(jié)果表明,熔池內(nèi)不同區(qū)域的凝固條件大不相同,熔池底部具有較大的溫度梯度和較小的冷卻速度... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

皮秒激光在鎳基合金渦輪葉片上加工的冷卻孔

基于相場(chǎng)法的皮秒激光對(duì)金屬銅的微觀組織影響研究質(zhì)量和極高的加工效率亦在線切割應(yīng)用中獲得了一席之地。如圖 2.2 所示為皮秒激光與飛秒激光切割不銹鋼零件邊緣的對(duì)比圖[11]，可以明顯地觀察到圖中皮秒激光的線切割質(zhì)量很好，毛刺很少，幾乎可與飛秒激光相媲美。

且在材料去除過程中易造成熱損傷，而皮秒激光的加工特性則能很好地解決上述問題。如圖1.3 所示，展現(xiàn)了太陽能電池的疊層結(jié)構(gòu)和皮秒激光加工工序[12]，在加工時(shí)需使用皮秒激光對(duì)圖中的 Mo 層、CIGS 層以及 ZnO 極層進(jìn)行選擇性去除。圖 1.3（a）薄膜太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)和（b）皮秒激光加工工序Fig.1.3 (a) Structure of thin-film solar cell and (b) machining process of picosecond laser

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]皮秒激光對(duì)金屬材料微孔加工技術(shù)研究[D]. 姜靖.北京工業(yè)大學(xué) 2014
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