连续激光辐照金属铝的温度场研究

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连续激光辐照金属铝的温度场研究是激光加工等领域的重要研究内容之一本文针对高斯分布的连续激光垂直辐照金属铝板的温升、熔融、气化问题,考虑了材料的热物性参数随温度变化情况,基于热传导理论建立了激光辐照铝的轴对称温度场计算模型,利用显热容法处理了相变问题,采用有限元法数值模拟了铝的相变前后的温度场时空分布,考察了材料的吸收率、激光光斑半径和入射激光功率的不同取值对熔融前后的温度场影响,以及材料的气化相变区间的不同取值对气化结果的影响。数值模拟结果表明:1、激光辐照金属铝,材料温升主要发生在辐照面上,并随着远离中心点处,温度逐渐降低,温度变化速度也变慢。采用组合材料吸收率更接近实际情况。2、通过显热容法对激光辐照中材料出现熔化和气化的情况进行处理,材料的温度变化情况,在即将达到相变温度时,由于相变潜热的原因,材料升温速度变慢,并会在此温度点持续一段时间。光斑半径和温度场大小成反比,入射激光功率和温度场大小成正比。本文的研究结果对金属材料的激光加热提供了理论参考。
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