长脉冲激光与金属相互作用的热分析

【摘要】： 功率密度相对较低的ms脉冲的激光对金属靶材的破坏多以熔融和汽化为主。温度场是研究激光和金属相互作用机理的一个重要方面,研究激光与金属作用的温度场在激光精细加工、激光烧蚀等方面都具有一定的理论和实际意义。 本文采用有限元法对ms量级长脉冲激光辐照下,金属靶材温升的全过程进行了数值模拟。分别模拟了不同波长、不同光斑半径、不同轴向深度的激光辐照条件下靶材的温度场变化,得到了在激光作用下光斑中心温度随时间变化,和金属上下表面的温度场的曲线,以及不同辐照时间、不同靶材的上下表面温度、温升速度和温差等的变化规律。同时,讨论了靶材物质对激光的转化、吸收和反射的基本机制。所得结论对激光精细加工、激光超声的产生等方面的研究有一定的借鉴意义。