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浅析超短激光与金属材料作用时的热效应

2021-03-08朱建强邓勇跃李来华

中国金属通报 2021年21期

朱建强,邓勇跃,李来华

(江苏润美新材料有限公司,江苏 连云港 222100)

既往国内外均有学者在研究中指出,激光辐照金属材料是一个十分复杂的物化改变过程,辐照下的金属材料表面温度会迅速升高,快速抵达至材料的熔点。当激光和物质相互作用时,会生成光的反射、吸收剂光电效应等现象,而激光和物质之间相互作用下的热效应为激光辐照阶段的重要一环节,造成激光破坏的主因之一,且在激光加工、安全防护及医疗等诸多领域中均有应用。

早在20世纪90年代,国外就有研究表明了飞秒激光与物质烧蚀效应之间的相关性。和纳米激光加工工艺相比,关于皮秒和飞秒激光加工热影响及热缺陷偏少,故而实际加工质量也会有一定提升。即便是应用以上激光加工工法,但若不能合理选择激光参数,容易导致材料表面出现热积累情况,势必会对材料的加工质量形成不良影响[1]。本文主要探究脉冲宽度及激光参数不同的激光作用在复合材料上时的热产生与热积累情况,进而解读不同激光阐述对金属材料加工质量形成的作用影响。

1 研究背景

1960年激光问世以来,激光和材料之间的相互作用得到人们的广泛关注,两者相互作用时,会出现光的反射、吸收剂光电现象等诸多现象、在激光辐射加热阶段,伴随温度上升,半导体材料的吸收率及其部分热物理参数均会出现一定改变。由此可见,以上是一个十分复杂的现实问题,既往国内外部分学者提出的热模型和实况之间均有一定误差,有一些假定,但至今尚无一个非常完善、和实况吻合度较高的激光加热模型[2]。……

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