单脉冲激光烧蚀青铜砂轮等离子体物理模型研究

发布时间：2018-02-28 16:45

  本文关键词： 激光技术 激光烧蚀 等离子体 光谱特性 物理模型　出处：《光学学报》2017年04期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：采用光栅光谱仪测量了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮的等离子体空间分辨发射光谱,计算得到单脉冲激光烧蚀下等离子体电子温度约为5220K,距离砂轮表面0~0.35 mm范围内等离子体电子密度值为0.5×10~(16)~1.8×10~(16) cm~(-3)。建立了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮的等离子体浓度空间分布模型以及等温膨胀动力学方程,仿真结果表明,在一个脉冲时间内,等离子体等温膨胀速度最大值出现在25ns左右,等离子体浓度最大值(1.8943×10~(16) cm~(-3))出现在距离砂轮表面0.05mm处,且等离子体屏蔽作用小,实际烧蚀中可以不予考虑。试验结果与数值仿真结果数量级基本一致,验证了等离子体物理模型的正确性。研究结果对优化脉冲激光烧蚀工艺具有指导作用。
[Abstract]:The plasma spatial resolved emission spectra of bronze diamond grinding wheel with monopulse laser ablation were measured by grating spectrometer. The plasma electron temperature of monopulse laser ablation is about 5220K, and the plasma electron density is 0.5 脳 10 ~ (10) ~ (16) ~ (1.8 脳 10 ~ (-1) ~ (16)) cm ~ (-1) C ~ (-1) in the range of 0.35 mm from the surface of grinding wheel. The plasma concentration of monopulse laser ablated bronze diamond grinding wheel has been established. Spatial distribution model and isothermal expansion kinetic equation, The simulation results show that in a pulse time, the maximum isothermal expansion velocity of the plasma appears at about 25ns, and the maximum plasma concentration is 1.8943 脳 10 ~ (-4) cm ~ (-3) ~ (3)) it appears at a distance of 0.05mm from the surface of the grinding wheel, and the shielding effect of the plasma is small. The experimental results are in good agreement with the numerical simulation results, which verify the correctness of the plasma physical model. The results can be used to optimize the pulsed laser ablation process.
【作者单位】： 湖南工业大学机械工程学院;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(51375161) 国家科技重大专项(2012ZX04003101)
【分类号】：O53;TN249

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本文编号：1548128