隨著激光加工技術(shù)的日漸成熟和加工范圍的廣泛擴展,如何提高激光的加工效率成為主要關(guān)注點之一。在激光焊接、激光切割和激光打孔等以激光燒蝕為主要加工過程的領(lǐng)域中,激光與金屬相互作用過程和物理機制,以及多場相互耦合的過程和機制等仍存在著許多問題需要探討,如金屬對激光的吸收率低導(dǎo)致激光加工效率低,激光加工過程中產(chǎn)生的各種工藝缺陷、輔助場對激光加工效率的影響等。針對這些問題,論文以鋁靶材為研究對象,研究了輔助電場條件下,毫秒脈沖激光和納秒脈沖激光的損傷特性,通過在靶材與電極間施加電壓,分析了輔助電場對激光損傷形貌特征的影響。為輔助電場下激光加工金屬材料效率的提高提供了一定的理論支持與實驗依據(jù)。針對輔助電場下激光輻照鋁靶材的作用機理,論文采用Comsol有限元計算軟件,從激光與金屬靶材相互作用過程出發(fā),以金屬鋁靶材為研究對象,探討了毫秒脈沖激光作用下輔助電場對燒蝕效果的影響。通過輔助電場下激光燒蝕過程和機理分析,獲得不同脈寬激光在電場輔助下的損傷規(guī)律,為后續(xù)開展輔助電場下脈沖激光燒蝕鋁靶材的實驗研究提供了理論指導(dǎo)。針對輔助電場下毫秒脈沖激光對鋁靶材的損傷特性研究,論文采用單脈沖激光1-on-1的燒蝕... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電場下超短脈沖激光損傷形貌圖

第1章緒論4（a）（b）圖1.2激光誘導(dǎo)等離子體空間分布圖（a）：無電場作用；（b）：有電場作用實驗結(jié)果如圖1.2所示，通過外加直流電場，鋁原子的譜線強度有顯著的增強，等離子體羽流明顯增長，且相對強度峰值距靶材表面距離更遠，其譜線的半高寬與外加直流電場的電壓值呈線性關(guān)系[30]。2012年ChangYuanjen等人探究了使用叉指電極檢測激光誘導(dǎo)等離子體的實驗。通過設(shè)計一種新型的電極放置方法實現(xiàn)檢測激光誘導(dǎo)等離子體的信號。結(jié)果表明，當(dāng)檢測空氣擊穿等離子體時，叉指電極檢測到的信號強度比平板電極增加了126％，而在檢測Al5052產(chǎn)生的等離子體信號時叉指電極檢測到的信號相比平板電極增加了4倍。與此同時，實驗結(jié)果同樣顯示，在使用叉指電極時燒蝕坑的直徑與深度都有明顯增加[31]。2013年HoChaoching等人探究使用外電場的方法輔助激光沖擊鉆孔高反射金屬。使用1064nm納秒脈沖激光作用銅靶材為研究，討論在了不同配置的平板電極下納秒脈沖激光沖擊鉆孔的實驗現(xiàn)象。將電壓施加在不同配置的電極上，獲得不同的電場強度和方向。（a）（b）圖1.3電場作用下短脈沖激光鉆孔銅靶材切面圖（a）：無電場作用；（b）：有電場作用實驗結(jié)果如圖1.3所示，電場作用下納秒脈沖激光鉆孔深度相較于普通鉆孔具有顯著提高。其原因是由于等離子體羽流中的粒子受到電場力的作用加速逃逸，使燒蝕物更快的從燒蝕孔中排出[32]。2014年鄧澤超等人對電場條件下脈沖激光燒蝕制備納米硅晶粒成核生長動力學(xué)進行了相關(guān)研究。在室溫條件下設(shè)置10Pa氬氣環(huán)境氛圍中，在垂直于燒蝕等離子體羽輝的軸線方向加入電常結(jié)果實驗發(fā)現(xiàn)，納米硅晶粒平均尺

第1章緒論4（a）（b）圖1.2激光誘導(dǎo)等離子體空間分布圖（a）：無電場作用；（b）：有電場作用實驗結(jié)果如圖1.2所示，通過外加直流電場，鋁原子的譜線強度有顯著的增強，等離子體羽流明顯增長，且相對強度峰值距靶材表面距離更遠，其譜線的半高寬與外加直流電場的電壓值呈線性關(guān)系[30]。2012年ChangYuanjen等人探究了使用叉指電極檢測激光誘導(dǎo)等離子體的實驗。通過設(shè)計一種新型的電極放置方法實現(xiàn)檢測激光誘導(dǎo)等離子體的信號。結(jié)果表明，當(dāng)檢測空氣擊穿等離子體時，叉指電極檢測到的信號強度比平板電極增加了126％，而在檢測Al5052產(chǎn)生的等離子體信號時叉指電極檢測到的信號相比平板電極增加了4倍。與此同時，實驗結(jié)果同樣顯示，在使用叉指電極時燒蝕坑的直徑與深度都有明顯增加[31]。2013年HoChaoching等人探究使用外電場的方法輔助激光沖擊鉆孔高反射金屬。使用1064nm納秒脈沖激光作用銅靶材為研究，討論在了不同配置的平板電極下納秒脈沖激光沖擊鉆孔的實驗現(xiàn)象。將電壓施加在不同配置的電極上，獲得不同的電場強度和方向。（a）（b）圖1.3電場作用下短脈沖激光鉆孔銅靶材切面圖（a）：無電場作用；（b）：有電場作用實驗結(jié)果如圖1.3所示，電場作用下納秒脈沖激光鉆孔深度相較于普通鉆孔具有顯著提高。其原因是由于等離子體羽流中的粒子受到電場力的作用加速逃逸，使燒蝕物更快的從燒蝕孔中排出[32]。2014年鄧澤超等人對電場條件下脈沖激光燒蝕制備納米硅晶粒成核生長動力學(xué)進行了相關(guān)研究。在室溫條件下設(shè)置10Pa氬氣環(huán)境氛圍中，在垂直于燒蝕等離子體羽輝的軸線方向加入電常結(jié)果實驗發(fā)現(xiàn)，納米硅晶粒平均尺

【參考文獻】：
期刊論文
[1]穩(wěn)態(tài)磁場輔助對激光熔凝層表面波紋的抑制作用研究[J]. 王梁,胡勇,宋詩英,賴三聘,姚建華.  中國激光. 2015(11)
[2]橫向電場下的類金剛石薄膜激光損傷[J]. 吳慎將,王楠,蘇俊宏,徐均琪,葛錦蔓,劉斌,郭淑玲.  強激光與粒子束. 2015(09)
[3]電場條件下脈沖激光燒蝕制備納米硅晶粒成核生長動力學(xué)研究[J]. 鄧澤超,胡自強,丁學(xué)成,褚立志,秦愛麗,傅廣生,王英龍.  光子學(xué)報. 2014(12)
[4]多脈沖飛秒激光燒蝕金屬箔的熱電子發(fā)射數(shù)值分析[J]. 徐斌,伍曉宇,凌世全,羅烽,杜晨林,孫秀泉.  激光與光電子學(xué)進展. 2012(08)
[5]激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]. 張文毓.  新技術(shù)新工藝. 2009(01)
[6]金屬材料的激光吸收率研究[J]. 陳君,張群莉,姚建華,傅紀(jì)斌.  應(yīng)用光學(xué). 2008(05)
[7]長脈沖激光能量時空分布對金屬熱作用的影響[J]. 陳彥北,陸建,倪曉武,徐立君,張喜和.  光電子.激光. 2008(03)
[8]外加電場下激光誘導(dǎo)Al等離子體特性的實驗研究[J]. 薛思敏,陳冠英,蘇茂根,申北智,張正榮.  西北師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(02)
[9]電場作用下的金屬凝固行為研究[J]. 趙志龍,劉兵,張蓉,劉林.  材料導(dǎo)報. 2001(09)
[10]外加電場增強激光脈沖在靶中產(chǎn)生的沖擊波[J]. 謝建,曾傳相,周業(yè)為,姚兵,曹雁,劉迅.  激光雜志. 2000(02)

博士論文
[1]短脈沖及超短脈沖激光對金屬的燒蝕及微加工研究[D]. 王曉東.華中科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]長脈沖激光輻照金屬鋁LY12的溫度場與應(yīng)力場研究[D]. 王冰.長春理工大學(xué) 2014
[2]短脈沖激光對材料的作用及破壞機理研究[D]. 李東海.中國工程物理研究院 2010
[3]PLD中等離子體屏蔽效應(yīng)與燒蝕機理的研究[D]. 侯思普.華中科技大學(xué) 2004



本文編號：3319174