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期刊信息
  • 中国标准连:ISSN1005-2895
  • 续出版物号: CN 33-1180/TH
  • 主管单位:轻工业杭州机电设计研究院有限公司
  • 主办单位:轻工业杭州机电设计研究院有限公司、中国轻工机械协会、中国轻工业机械总公司
  • 社  长:刘安江
  • 主  编:黄丽珍
  • 地  址:杭州市余杭区高教路970号西溪联合科技广场4-711
  • 电子邮件:qgjxzz@126.com
理事单位          MORE>>
范米, 王媛, 程小劲.超短激光与金属材料作用时的热效应[J].轻工机械,2020,38(3):33-36
超短激光与金属材料作用时的热效应
Thermodynamic Effects of Ultrashort Laser Pulses Acting on Metal Materials
  
DOI:10.3969/j.issn.1005 2895.2020.03.007
中文关键词:  超短激光脉冲  热效应  有限元  双温方程
英文关键词:ultrashort pulse laser  thermal effect  finite element  double temperature equation
基金项目:国家自然科学青年基金项目(11604205);上海工程技术大学研究生创新项目(18KY0112)。
作者单位
范米, 王媛, 程小劲 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院 上海201620 
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中文摘要:
      为了探究皮秒和飞秒激光在金属材料加工和表面处理方面的应用,课题组以金、铜、铬3种金属为研究对象,借助有限元软件,从热传导双温方程出发,研究不同脉冲宽度激光作用于金属材料上时的热产生和热积累,从理论上确立不同激光参数时被加工材料表面的电子和晶格温度分布规律。分析结果表明,激光的脉冲宽度会影响材料电子温度的峰值大小与电子晶格耦合的时间长短,在相同的脉冲能量下,脉冲宽度越窄,电子温度最高值越高,电子晶格温度达到平衡的时间越短;热力学模型的准确性与激光脉冲宽度密切相关,当激光脉冲宽度大于10 ps时,单温和双温模型均可描述激光作用到材料的热效应,但当激光脉冲宽度小于10 ps时,则需要采用双温模型来描述。
英文摘要:
      In order to explore the application of picosecond and femtosecond laser in metal material processing and surface treatment, based on the heat conduction equation and finite element software, the thermal generation and accumulation of different pulse widths and pulsed energy laser irradiation on Au, Cu and Cr were studied. The results show that the laser pulse width will affect the peak value of the electron temperature and the time of the electron lattice coupling. With the same pulse energy, the narrower the pulse width is, the higher the maximum value of electron temperature is, and the shorter the time of reaching equilibrium of electron lattice temperature is. The accuracy of the thermodynamic model is closely related to the laser pulse width. When the laser pulse width is greater than 10 ps, the single temperature and double temperature model can describe the thermal effect of laser on materials, but when the laser pulse width is less than 10 ps, the double temperature model is needed to describe.
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