飞秒激光以其超短脉冲、超高能量密度与超强冲击压强等特点,应用于各类加工领域与科研研究中。镍钛形状记忆合金因其独特的性能,广泛运用于医疗、航天、深海等行业中。飞秒激光与镍钛合金相互作用过程非常复杂,本文以飞秒激光加载下的镍钛合金靶材表面的损伤层裂为研究对象,深入探讨高温高压环境对靶材层裂和形变的影响。从热力学的角度探讨了层裂损伤的演化过程,采用实验与数值仿真模拟相结合的方式,使用分子动力学软件模拟飞秒激光加载不同厚度的镍钛合金靶材的过程,获得损伤层裂的模拟结果。研究了飞秒激光加载下的镍钛合金靶材表面的损伤层裂行为。本文获得的研究成果可以为飞秒激光加载下的镍钛合金微观层裂研究提供数据和经验积累,同时也可以为镍钛合金金属在航空军事领域及其工业加工过程中提供数据和方法参考。本文采用双温方程结合分子动力学的模拟方法模拟了飞秒激光冲击镍钛金属表面的过程。主要做了以下几个方面工作:(1)总结了描述超快激光与物质相互作用的各类理论模型,简单概括了激光冲击下,导致靶材表面发生层裂现象的诱因。详细解释了双温模型、势函数、分子动力学模拟研究方法与理论,探讨了模拟过程中使用势函数与施加边界条件的理论依据。(2)采用S.I.Anisimov经典双温方程探索飞秒激光加载下的形状记忆合金微观热效应体系,使用有限差分法从脉宽条件、能量密度与电子晶格体系平衡温度方面研究了形状记忆金属NiTi合金的微观热效应性质。通过将材料内部离子与电子温度分别处理得到的电子-晶格平衡温度对为分子动力学模拟提供更好的加载温度。(3)利用双温方程求得的电子-晶格平衡温度作为温度输入,采用合适势函数,进行飞秒激光加载下的NiTi合金的分子动力学模拟与实验,分析了微观下空洞成核生长等现象,对合金表面层裂机理的研究分析有很好的指导作用。