气流与激光联合作用铝合金板热响应研究

来源：激光技术杂志2024年第4期北京时间：

作者：陶彦辉, 张家雷, 张旭平

摘要：为了获得激光加工等应用中气流环境激光辐照材料的热响应特性和熔穿规律，采用面热源近似和不定常热传导分析方法构建了包括热传导、对流换热、熔化烧蚀等主要机制的物理模型，并通过实验校核后进行了气流环境激光辐照铝合金热学响应定量评估，获得气流环境不同激光功率密度下铝合金靶板温升和烧蚀熔穿规律。结果表明，相同靶参数下，熔穿时间随着激光功率密度增加而急剧减小，并且熔穿时间变化规律与热平衡积分方法气化烧蚀模型结果一致；不同条件下熔穿时间显示，在激光功率密度较小(500 W/cm2附近)时，气流引起对流换热因素对激光烧蚀熔穿影响较大，而在激光功率密度较高(1500 W/cm2以上)时，气流引起对流换热因素对激光烧蚀熔穿影响较小。建立的气流条件下激光辐照热响应模型与实际物理过程更接近，计算获得的熔穿规律为激光辐照模型合理简化提供了定量的参考依据。

关键词：激光技术, 激光辐照, 气流环境, 热响应, 激光烧蚀