激光是一種具有高精確性、高穩(wěn)定性、高能效性的加工制造工具,在激光誘導制造中,激光常以其產(chǎn)生的高壓等離子體作為與材料互相作用的重要介質(zhì)。這樣一來,激光誘導等離子體（Laser-Induced Plasma,以下簡稱LIP）的特性在激光誘導制造中的作用機理就十分關(guān)鍵。所以,以研究LIP在激光誘導向前轉(zhuǎn)移（Laser-Induced Forward Transfer,以下簡稱LIFT）和激光沖擊強化（Laser Shock Peening,以下簡稱LSP）中的氣-液-固三相之間的作用機理為目標,進行了一系列的仿真研究及實驗驗證。研究內(nèi)容和結(jié)果主要包括:1)通過分析LIP的產(chǎn)生與傳播特性并結(jié)合實際情況,分提出了對LIFT進行模擬的兩相流物理模型和對LSP進行模擬的瞬態(tài)氣-液-固耦合物理模型。在兩相流模型中,所用的仿真方法是從格子氣自動機不斷完善并發(fā)展而來的格子玻爾茲曼方法,可以處理復雜的流體交界面的流動及演化,特別適合于模擬LIFT中的流體演化。2)在對LIFT進行模擬仿真的過程中運用到Rayleigh-Plesset方程,用該方程來描述LIP氣泡因膨脹和收縮導致的半徑的演化,以此得到兩相流模... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

LSP過程原理

圖 1-4 激光在氦氣中燒蝕時，LIP 在不同時刻下的透明度圖像[20]Fig.1-4 Transparency of LIP at different time during laser ablation in helium.同時也有許多學者[21-23]運用增強電荷耦合器件 ICCD 和陰影顯像法對 LIP 的產(chǎn)生和傳播行為進行研究，其研究結(jié)果基本與 Richard E. Russo 等的研究結(jié)果相一致。J.R. Freeman[24]等則在真空和一個標準大氣壓環(huán)境中分別用飛秒激光和納秒激光來誘導產(chǎn)生等離子體，并用 ICCD 成像來研究飛秒 LIP 和納秒 LIP 在不同環(huán)境壓強下的傳播特性。如圖 1-5 所示，納秒 LIP 比飛秒 LIP 具有較寬的角分布，在真空，等離子體的膨脹是顯著的并且發(fā)射到更遠的范圍，在大氣條件下，等離子體的膨脹受到周圍的氣體的約束，被限制較小的范圍內(nèi)。這是因為飛秒 LIP 在初始時刻獲得更高的正向噴射速度，而納秒 LIP 的膨脹動力主要來源于內(nèi)部的壓強。

廣東工業(yè)大學碩士學位論文u[25]等研究了固體基底分別在空氣和水下的激光燒蝕效果。研限度地增強了激光燒蝕效果。利用麥克風檢測激光燒蝕過程1-6 所示，在有水約束的條件下，聲波的峰值比空氣中的要高中 LIP 的壓力要更高強，這使得燒蝕的效果會更明顯。并通公式計算，驗證了這一推測，其主要原因是水的沖擊阻抗比在初始時刻 LIP 可以達到更高的初始峰值壓強。在 G.W. Ya也證明了該推測。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]激光沖擊強化對TC17硬度和拉伸性能的影響[J]. 楊旭坤,朱穎,黃帥,孫汝劍.  熱加工工藝. 2017(18)
[2]激光沖擊強化技術(shù)的研究進展[J]. 喬紅超,高宇,趙吉賓,陸瑩,趙亦翔.  中國有色金屬學報. 2015(07)
[3]激光選區(qū)熔化技術(shù)及其在個性化醫(yī)學中的應用[J]. 楊永強,宋長輝,王迪.  機械工程學報. 2014(21)
[4]一種模擬氣液兩相流的格子波爾茲曼改進模型[J]. 史冬巖,王志凱,張阿漫.  力學學報. 2014(02)
[5]激光誘發(fā)前向轉(zhuǎn)移技術(shù)在電子制造領域的應用[J]. 劉威,王春青,田艷紅,竇廣斌,葉交托.  電子工藝技術(shù). 2013(02)
[6]激光沖擊強化技術(shù)的理論模型及參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 鄒超榮,吳九匯,何衛(wèi)鋒,程禮.  西安交通大學學報. 2013(01)
[7]快速制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其展望[J]. 張人佶,林峰,王小紅,張磊,張婷.  航空制造技術(shù). 2010(07)
[8]激光空泡特性實驗與數(shù)值計算研究[J]. 王雨虹,王江安,任席闖.  物理學報. 2009(12)
[9]國際激光材料加工研究的主導領域與熱點[J]. 鐘敏霖,劉文今.  中國激光. 2008(11)
[10]飛秒激光微加工:激光精密加工領域的新前沿[J]. 何飛,程亞.  中國激光. 2007(05)



本文編號：3035566