本文關鍵詞：抗高能激光輻照涂層結構設計研究　出處：《北京理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：激光武器在打擊目標時,會與表面材料發(fā)生劇烈相互作用,主要通過熱破壞對目標實現(xiàn)殺傷,對于激光武器防護的要求日趨迫切,激光防護材料選取及結構設計成為關鍵。激光防護機制涉及反射、燒蝕和隔熱等,這些材料種類較多,材料選取耦合結構設計不可能通過實驗一一實現(xiàn),模擬成為了優(yōu)先選擇。但目前對于激光防護材料、結構以及激光參數的系統(tǒng)分析報道較少,許多防護效果、防護能力尚不清楚。本文旨在通過采用數值模擬的方法計算不同成分、不同結構、不同激光條件下材料的溫度場,分析了激光輻照下涂層和基體的溫度分布規(guī)律,對后期激光防護材料的設計和選取提供理論依據。本文通過有限元模擬研究計算不同涂層組分比例及層數對溫度場的影響,首先針對激光防護的幾個要素反射、熱疏導、隔熱,分別選取了不同的材料作為功能層。通過控制變量,調整涂層材料組分比例、層數進行優(yōu)化設計,最終求得最優(yōu)的涂層結構設計。然后采用該涂層結構進行不同激光參數條件下的模擬,以衡量其激光防護能力大小,并用等離子噴涂的方法制備出該防護涂層,對其進行實際的激光輻照試驗,得到其背溫曲線,對比升溫規(guī)律,考核其防護能力,通過模擬實驗兩方面對比,為日后激光輻照模擬奠定基礎。本論文的主要研究結果如下:(1)通過前期對單組分材料的激光輻照實驗研究,即針對具有較高反射率的金屬材料Al、Cu、Ag的激光實驗,研究結果表明三者具有相同厚度的涂層在紅外波段內Ag涂層表現(xiàn)出高的反射率及優(yōu)良的激光防護效果,故確定反射層材料為Ag。(2)通過有限元數值模擬分析,最佳的涂層結構體系為三層設計:由外到內依次為具有高反射率的銀涂層,熱疏導性優(yōu)良的鋁涂層和具有高隔熱性的YSZ涂層的三層設計,該涂層具有良好的抗擊光防護效果。(3)在此最優(yōu)涂層結構設計方案指導下,采用等離子噴涂工藝制備了Ag+Al+YSZ三層結構的激光防護涂層,該涂層實現(xiàn)了抵抗激光光斑直徑10cm,激光輻照時間5s,激光功率密度1000w/cm2的大尺寸激光光束的輻照。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：E9395;TG174.4

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