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空化是水利机械中的一种特有现象,通常会造成空蚀破坏,严重时甚至引发事故。由于空化中会产生空泡溃灭微射流和冲击波现象,促使研究人员利用空化所产生的极端物理条件进行空化强化方面的研究。激光空化泡具有球对称性好、易控制等优点,正逐渐成为空化领域的研究热点。本文探究了激光空化机理,实验研究了激光能量和离焦量对于2A02靶材机械性能的影响;验证了激光空化与水力空化和超声波空化类似,空化过程中会产生羟自由基,同时分析了激光能量和离焦量对于羟自由基含量的影响,提出将羟自由基浓度作为激光空化强度的特征值用来表征激光空化对于2A02靶材机械性能的影响,并最终确定了激光空化的最佳实验参数以及用于衡量2A02靶材性能强化效果的羟自由基浓度阈值,获得了以下主要结论和研究成果:(1)实验研究不同激光能量和离焦量下,激光空化对于2A02靶材表面残余应力和表面形貌的影响,获得了空泡溃灭过程中空泡微射流、冲击波以及激光冲击对靶材的作用机理,探究了激光空化强化机制。研究发现:激光空化会在靶材表面产生类圆形影响区域,且随着激光能量的增大靶材表面残余应力值和表面影响区的半径都随之变大;靶材性能的强化效果随着H值的增加,先增加后减小。在H=1mm时,靶材表面残余应力值最大,表面形貌最好,达到了最佳的强化效果。(2)对比分析了用于检测羟自由基含量的不同方法,建立了定量检测羟自由基含量的优化方法,确定了捕捉剂及检测液的浓度;通过对比观察吸光度值的变化,证实了激光空化与水力空化一样均会产生羟自由基;实验发现激光等离子体与靶材的相互作用对羟自由基含量也有影响,并进一步研究了不同激光能量和离焦量下,羟自由基含量的变化,进而确定了羟自由基浓度达到最大时的实验参数。研究发现:当H一定时,羟自由基浓度(激光空化强度)随着激光能量的提升而加速增强;当H=1mm时,羟自由基量最多,激光空化强度最强。(3)通过探究羟自由基含量与2A02靶材表面残余应力值之间的关系,验证了激光空化对于靶材机械性能的影响规律;并重点分析了羟自由基含量(化学强化效应)与靶材表面性能强化(机械性能强化)的关系,获得了使2A02靶材表面性能发生明显强化时的羟自由基浓度阈值C·OH1。研究发现:当C·OH?C·OH1时,2A02靶材表面会呈现明显强化效果;当C·OH<C·OH1,2A02靶材表面性能提升不明显。