强流脉冲离子束辐照金属Ti相变传热的数值分析

建立了强流脉冲离子束(HIPIB)辐照金属相变传热的理论模型.基于焓法发展的二维轴对称传热模型,考虑脉冲离子束源项的时间和空间分布,以及材料变热物性的影响,计算了能量密度为0.1—150 J/cm2,脉冲宽度为120 ns的HIPIB辐照金属Ti的温度场.HIPIB辐照金属Ti发生熔化和烧蚀的临界能量密度分别为0.2和0.7 J/cm。在脉冲辐照时间内,烧蚀深度单调增加,而液相层厚度呈先增加后减小、再增加的趋势.随着能量密度增加,最大烧蚀深度增加, 150 J/cm2时可达29-25μm.最大液相层厚度则先增加后减小,80 J/cm2时最大液相层厚度为0.5μm.能量密度为70 J/cm2的HIPIB辐照金属Ti实验测定的烧蚀质量7.2 mg与计算值大致相符.

金属材料表面强流脉冲离子束辐照强化

介绍了TEMP型强流脉冲离子束 (HIPIB)装置及其工作原理。总结了HIPIB辐照不同金属材料表面后的硬度、耐磨性和耐蚀性的试验结果。HIPIB的瞬间高能量密度沉积导致金属表面快速加热冷却 ,产生显著的热 力学效应。辐照表面发生的细晶强化、加工硬化和相变强化 ,使金属材料在较大的深度范围 (约10 0 μm)内硬度提高 ,耐磨性改善 ;同时 ,辐照表面金属成分纯净化和组织结构均匀化 ,有利于提高金属材料耐蚀性。

强流载能束与材料表面相互作用的热效应

介绍了强流载能束与材料表面相互作用热效应理论模型。在脉冲激光束和脉冲离子束辐照条件下 ,针对不同脉冲作用时间和能量密度建立传热模型。结合最新的实验研究成果 ,选择合理的初始条件和边界条件、热源项和参考坐标系。根据计算的材料表面温度场讨论非平衡效应及临界现象对表面温度场演变的影响。