脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

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蔡颂, 陈根余, 周聪, 周枫林, 李光. 2017: 脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用, 物理学报, 66(13): 112-125. doi: 10.7498/aps.66.134205
引用本文: 蔡颂, 陈根余, 周聪, 周枫林, 李光. 2017: 脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用, 物理学报, 66(13): 112-125. doi: 10.7498/aps.66.134205
Cai Song, Chen Gen-Yu, Zhou Cong, Zhou Feng-Lin, Li Guang. 2017: Research and application of plasma recoil pressure physical model for pulsed laser ablation material, Acta Physica Sinica, 66(13): 112-125. doi: 10.7498/aps.66.134205
Citation: Cai Song, Chen Gen-Yu, Zhou Cong, Zhou Feng-Lin, Li Guang. 2017: Research and application of plasma recoil pressure physical model for pulsed laser ablation material, Acta Physica Sinica, 66(13): 112-125. doi: 10.7498/aps.66.134205

脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

Research and application of plasma recoil pressure physical model for pulsed laser ablation material

  • 摘要: 分析了脉冲激光烧蚀材料等离子体等温膨胀阶段的物理特性,建立了脉冲激光烧蚀材料等离子体压力三维方程与动力学模型.应用所建模型,数值分析了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体相关特性,得到等离子体的反冲压力最大值870 Pa出现在约25 ns后,距离砂轮表面距离约0.05 mm处.相关条件下开展脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮试验,采用高速相机观测烧蚀砂轮过程中的飞溅现象;采用光栅光谱仪测量等离子体空间发射光谱,计算了等离子体电子温度、电子密度以及反冲压力.实验表明脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体反冲压力可以不计,同时也验证了气体方程与动力学模型的正确性和可行性,对脉冲光纤激光烧蚀工艺优化具有启示意义.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-07-15

脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

  • 湖南工业大学机械工程学院, 株洲 412007;湖南大学, 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 长沙 410082
  • 湖南大学, 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 长沙 410082
  • 湖南工业大学机械工程学院,株洲,412007

摘要: 分析了脉冲激光烧蚀材料等离子体等温膨胀阶段的物理特性,建立了脉冲激光烧蚀材料等离子体压力三维方程与动力学模型.应用所建模型,数值分析了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体相关特性,得到等离子体的反冲压力最大值870 Pa出现在约25 ns后,距离砂轮表面距离约0.05 mm处.相关条件下开展脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮试验,采用高速相机观测烧蚀砂轮过程中的飞溅现象;采用光栅光谱仪测量等离子体空间发射光谱,计算了等离子体电子温度、电子密度以及反冲压力.实验表明脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体反冲压力可以不计,同时也验证了气体方程与动力学模型的正确性和可行性,对脉冲光纤激光烧蚀工艺优化具有启示意义.

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