本文關(guān)鍵詞：抗高能激光輻照涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究　出處：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：激光武器在打擊目標(biāo)時(shí),會(huì)與表面材料發(fā)生劇烈相互作用,主要通過(guò)熱破壞對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)殺傷,對(duì)于激光武器防護(hù)的要求日趨迫切,激光防護(hù)材料選取及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵。激光防護(hù)機(jī)制涉及反射、燒蝕和隔熱等,這些材料種類較多,材料選取耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)一一實(shí)現(xiàn),模擬成為了優(yōu)先選擇。但目前對(duì)于激光防護(hù)材料、結(jié)構(gòu)以及激光參數(shù)的系統(tǒng)分析報(bào)道較少,許多防護(hù)效果、防護(hù)能力尚不清楚。本文旨在通過(guò)采用數(shù)值模擬的方法計(jì)算不同成分、不同結(jié)構(gòu)、不同激光條件下材料的溫度場(chǎng),分析了激光輻照下涂層和基體的溫度分布規(guī)律,對(duì)后期激光防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和選取提供理論依據(jù)。本文通過(guò)有限元模擬研究計(jì)算不同涂層組分比例及層數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響,首先針對(duì)激光防護(hù)的幾個(gè)要素反射、熱疏導(dǎo)、隔熱,分別選取了不同的材料作為功能層。通過(guò)控制變量,調(diào)整涂層材料組分比例、層數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),最終求得最優(yōu)的涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然后采用該涂層結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同激光參數(shù)條件下的模擬,以衡量其激光防護(hù)能力大小,并用等離子噴涂的方法制備出該防護(hù)涂層,對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的激光輻照試驗(yàn),得到其背溫曲線,對(duì)比升溫規(guī)律,考核其防護(hù)能力,通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)比,為日后激光輻照模擬奠定基礎(chǔ)。本論文的主要研究結(jié)果如下:(1)通過(guò)前期對(duì)單組分材料的激光輻照實(shí)驗(yàn)研究,即針對(duì)具有較高反射率的金屬材料Al、Cu、Ag的激光實(shí)驗(yàn),研究結(jié)果表明三者具有相同厚度的涂層在紅外波段內(nèi)Ag涂層表現(xiàn)出高的反射率及優(yōu)良的激光防護(hù)效果,故確定反射層材料為Ag。(2)通過(guò)有限元數(shù)值模擬分析,最佳的涂層結(jié)構(gòu)體系為三層設(shè)計(jì):由外到內(nèi)依次為具有高反射率的銀涂層,熱疏導(dǎo)性優(yōu)良的鋁涂層和具有高隔熱性的YSZ涂層的三層設(shè)計(jì),該涂層具有良好的抗擊光防護(hù)效果。(3)在此最優(yōu)涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)下,采用等離子噴涂工藝制備了Ag+Al+YSZ三層結(jié)構(gòu)的激光防護(hù)涂層,該涂層實(shí)現(xiàn)了抵抗激光光斑直徑10cm,激光輻照時(shí)間5s,激光功率密度1000w/cm2的大尺寸激光光束的輻照。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：E9395;TG174.4

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