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纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟

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张朋波, 秦颖, 赵纪军, 温斌. 2010: 纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟, 物理学报, 59(10): 7120-7128.
引用本文: 张朋波, 秦颖, 赵纪军, 温斌. 2010: 纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟, 物理学报, 59(10): 7120-7128.
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Zhang Peng-Bo, Qin Ying, Zhao Ji-Jun, Wen Bin. 2010: Two-dimensional numerical simulation of laser-ablation of aluminum material by nanosecond laser pulse, Acta Physica Sinica, 59(10): 7120-7128.
Citation: Zhang Peng-Bo, Qin Ying, Zhao Ji-Jun, Wen Bin. 2010: Two-dimensional numerical simulation of laser-ablation of aluminum material by nanosecond laser pulse, Acta Physica Sinica, 59(10): 7120-7128.
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纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟

  • 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室和高科技研究院,大连,116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连,116024

  • 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室和高科技研究院,大连,116024

  • 大连理工大学材料科学与工程学院,大连,116024

Two-dimensional numerical simulation of laser-ablation of aluminum material by nanosecond laser pulse

  • 摘要: 为了探索纳秒脉冲强激光与材料的相互作用机理,建立了二维数值模型,利用有限差分法对纳秒激光脉冲烧蚀金属铝的温度场进行了数值模拟.通过对比不同脉宽、光斑和能量下激光引起的温度场随时间的演化,发现脉冲的前期温度升高比后期快.等温图显示中心温度升高最快,烧蚀轮廓与激光束形状相似,烧蚀深度达1-5μm.脉宽越长,烧蚀越窄和越深,光斑越大,烧蚀越宽和越浅.数值研究表明,1)激光的脉冲形状、脉宽和功率密度直接影响烧蚀的形状和深度;2)激光功率密度在109W/cm2量级烧蚀面近似为光斑大小.这些结果对于实验上设计激光控制参数有一定指导作用.
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出版历程
  • 刊出日期:  2010-10-30

纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟

  • 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室和高科技研究院,大连,116024;大连理工大学材料科学与工程学院,大连,116024
  • 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室和高科技研究院,大连,116024
  • 大连理工大学材料科学与工程学院,大连,116024

摘要: 为了探索纳秒脉冲强激光与材料的相互作用机理,建立了二维数值模型,利用有限差分法对纳秒激光脉冲烧蚀金属铝的温度场进行了数值模拟.通过对比不同脉宽、光斑和能量下激光引起的温度场随时间的演化,发现脉冲的前期温度升高比后期快.等温图显示中心温度升高最快,烧蚀轮廓与激光束形状相似,烧蚀深度达1-5μm.脉宽越长,烧蚀越窄和越深,光斑越大,烧蚀越宽和越浅.数值研究表明,1)激光的脉冲形状、脉宽和功率密度直接影响烧蚀的形状和深度;2)激光功率密度在109W/cm2量级烧蚀面近似为光斑大小.这些结果对于实验上设计激光控制参数有一定指导作用.

English Abstract

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