摘要
在激光加工领域，激光烧蚀效率和激光烧蚀质量已经成为业内评判激光加工能力的标准。纳秒脉冲激光辐照铝合金靶材烧蚀过程中会在坑壁以及底部形成再铸层，严重影响烧蚀坑的形貌质量以及铝合金的使用寿命。为了解决此问题，开展辅热下纳秒激光作用铝合金蚀坑的影响研究，探讨脉冲能量、辅热温度等参数与烧蚀坑内部再铸层厚度和深径比间的关系。论文从理论计算与实验两个方面，对辅热下纳秒激光作用铝合金蚀坑的影响展开研究，本文研究成果可为辅热在激光加工领域的应用提供一定的数据支撑。 在理论计算方面，基于激光烧蚀、蒸气反冲压等理论，建立了辅热下纳秒脉冲激光烧蚀铝合金的数值计算模型，计算分析了不同辅热温度下，纳秒脉冲激光烧蚀铝合金的温升特性、烧蚀坑形貌、深径比以及坑内再铸层厚度等变化规律。结果表明：辅热温度对靶材吸收率的变化有着重要影响，靶材经辅热后，可以提高其对纳秒激光的能量利用率；相同能量下，随着辅热温度的提升，烧蚀坑深径比增加，而烧蚀坑内再铸层厚度则呈现出先减小后增大的趋势。 在实验方面，建立了辅热下纳秒脉冲激光烧蚀铝合金的实验测试系统。根据不同辅热温度以及不同脉冲能量下，烧蚀坑截面图以及内部形貌图，得到了烧蚀坑内部再铸层及深径比的变化趋势，以此分析了辅热对铝合金蚀坑的影响规律。实验结果表明：辅热温度对铝合金烧蚀质量有着明显的影响，烧蚀坑深径比随辅热温度的提升而增加，且在达到熔点时急剧增加；烧蚀坑内再铸层厚度呈现出先减小后增大的趋势。实验结果与理论吻合较好。论文研究结果可为金属激光加工质量的提升和激光加工设备的研制提供数据支撑和理论依据。
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