金属表面烧蚀速率与表面加热功率关系的探讨

针对金属表面的烧蚀过程,采用一维传热模型,将物体内的传热、温度变化分为2个阶段,即物体被加热到熔点温度的阶段及物体开始烧蚀阶段,使用积分近似的分析方法,完整地建立了表面烧蚀速率与表面加热功率之间的近似计算关系式。对不同烧蚀速率过程所需表面加热功率的变化规律进行了计算和对比分析。为表面烧蚀过程控制提供一个简便的计算关系式。

炭滑板的石墨化度对电弧烧蚀速率的影响

采用XRD平均峰位法测定了5种炭滑板的石墨化度,研究了它们在不同条件下的电弧烧蚀速率。研究发现使用寿命低的炭滑板的石墨化度也低;经过高温处理后,两种炭滑板的石墨化度都明显提高。测定滑板的电孤烧蚀速率,结果表明石墨化度越高,相应的电孤烧蚀速率越低。

蒸气压对激光辐照靶材烧蚀速率的影响

研究了强激光辐照碳/碳复合材料靶材引起的烧蚀现象及蒸气压对烧蚀速率的影响。基于傅里叶定律,建立了强激光辐照靶材的热传导模型,模拟了忽略蒸气压影响时烧蚀速率随功率的变化;通过Mottsmith近似方法描述了Knudsen层间断区域,分析了间断两侧表面粒子状态参数;结合质量连续方程和蒸气压与温度关系方程,并由气体状态方程描述蒸气流状态,对蒸气压条件下激光烧蚀碳/碳复合材料靶材的速率随功率变化的关系进行了数值模拟。结果表明,在高能激光对靶材的烧蚀过程中,蒸气压力变化会导致靶材的饱和蒸气温度发生变化,进而影响烧蚀速率且使其随功率呈非线性变化,与忽略蒸气压作用时的线性变化规律相差较大,从理论上解释了忽略蒸气压导致的实验数据与理论结果的差异。

固体烧蚀速率与表面加热功率关系的探讨

本文通过对固体表面的烧蚀过程采用积分近似的分析方法 ,建立了固体烧蚀速率与表面加热功率之间的近似计算关系式。对不同速率的烧蚀过程的表面加热功率的规律进行了计算和对比分析。

飞秒激光加工CVD单晶金刚石的烧蚀特征和机理研究

为探究飞秒激光烧蚀金刚石的烧蚀特征及机理,进行了飞秒激光加工CVD单晶金刚石实验及温度场仿真模拟研究。研究了飞秒激光能量密度、扫描速度、扫描次数对金刚石烧蚀区内纳米结构的影响。研究表明,金刚石被加工区域出现了沿着<110>晶向的微裂纹,在微槽边缘区域形成了周期为100~230 nm的纳米条纹,微槽中心区域形成了周期为460~640 nm的纳米条纹,且纳米条纹的形貌与激光加工参数密切相关。通过实验获得了金刚石的烧蚀阈值为3.20 J/cm^(2),且当激光能量密度为24.34 J/cm^(2)时,金刚石的烧蚀速率为44.8 nm/pulse,材料去除率为4.34×10^(−10)g/pulse。拉曼检测发现,微槽底部的金刚石发生了石墨化,理论计算的石墨层厚度为11.1 nm。根据不同激光能量密度下拉曼峰的频移计算飞秒激光辐照后金刚石微槽内的残余应力,当激光能量密度增加至24.34 J/cm^(2)时,残余拉应力增大至1389 MPa。温度场仿真结果表明,飞秒激光加工金刚石的材料去除主要是以金刚石升华为主,且飞秒激光辐照能量大多集中在金刚石的表层,几乎不会通过热传导扩散到金刚石内部。

水中脉冲放电金属电极烧蚀机理

采用板-板电极,在放电间隙距离为2mm、放电电流峰值为22kA条件下,对黄铜、钨铜电极的烧蚀特性进行了对比研究。利用高精度天平测量放电过程中的电极质量损失,分别获取了阴极、阳极及总的平均烧蚀速率。通过放电后电极表面微观形貌、微观元素组成的分析及液体中金属离子的含量分析,对水中脉冲放电金属电极的烧蚀机理进行了探讨。结果表明,水中脉冲放电时,钨铜电极的抗烧蚀性能明显高于黄铜电极。黄铜电极的主要烧蚀是以中心的大量孔洞及其边缘的波纹结构为表现形式的液体金属的溅射;钨铜电极的突出物及较平整的表面暗示了气相侵蚀的作用。以电弧的焦耳热效应为催化剂,钨铜与水的电化学反应更为强烈,因此电化学腐蚀是水中放电电极烧蚀的形式之一。

Al和C_8H_8的激光烧蚀深度测量

叙述了采用时间积分的晶体谱仪探测不同发次衬底元素离子谱线强度的相对变化外推激光烧蚀深度的方法，获取了Ａｌ和Ｃ８Ｈ８的激光烧蚀深度，进而推出了Ａｌ和Ｃ８Ｈ８的质量烧蚀速率和烧蚀压。

有机聚合物烧蚀隔热性的研究

本文着重研究有机聚合物线性烧蚀速率（ＡＲ）、烧蚀隔热性能指数（ＡＰＩ）和有机聚合物结构常数（Ｋ）与烧蚀隔热性之间的关系。采用ＡＲ、ＡＰＩ和Ｋ值评价、比较、选择，预测有机聚合物的烧蚀隔热性，为烧蚀隔热涂料（材料）配方设计奠定理论基础。

Zn(MAA)_2和Mg(MAA)_2用量对NBR/EPDM基柔性绝热层材料力学和烧蚀性能的影响(英文)

将少量Zn(MAA)2和Mg(MAA)2分别添加到EPDM/NBR橡胶中制成柔性绝热层材料,分别研究了其各自用量对绝热层材料交联密度、拉伸强度、断裂伸长率、硬度、密度和烧蚀速率等的影响。结果显示:随着Zn(MAA)2或Mg(MAA)2用量增加,绝热层材料的交联密度、拉伸强度、密度等均呈现增大趋势,而材料的硬度基本不变;沿纤维方向上绝热层的断裂伸长率先增加后降低,均在用量为3phr时出现最大值,而垂直于纤维方向上Zn(MAA)2增强的绝热层其断裂伸长率急剧下降,Mg(MAA)2增强的绝热层则缓慢下降;与Zn(MAA)2增强体系相比,Mg(MAA)2增强体系的交联密度、断裂伸长率均明显高于前者,材料密度、线烧蚀速率和质量烧蚀速率则低于前者,是柔性绝热层材料获得高伸长率、低烧蚀速率的理想添加剂;综合考虑绝热层材料的各项性能,Mg(MAA)的最佳用量以2～4phr为宜。

强激光烧蚀平面靶的实验研究

此文叙述了采用晶体谱仪和X射线条纹相机等探测器测量平面靶强激光烧蚀参数的方法 ,给出了铝平面靶和碳氢平面靶的质量烧蚀速率和烧蚀压。实验结果与收集到的国外数据进行了比较 ,二者在误差范围内一致。同时探索了金平面靶强激光烧蚀参数的实验研究方法。

玻璃纤维/酚醛复合材料的烧蚀性能研究

对材料烧蚀性能研究方法进行了分析 ,认为理论计算与地面模拟试验相结合是评价材料烧蚀性能的有效手段。在地面模拟试验中 ,针对设备的局限性 ,采用提高气动压力的方法来补偿由于热流密度不够造成的加热量不足 ,并将其结果与理论计算修正值进行比较 ,得到了很好的一致性结果。还对影响再入加热量的两个重要参数气动压力和热流密度对材料烧蚀量的影响进行了分析 ,认为气动压力比热流密度对材料的烧蚀性能影响更大。

腈纶/芳纶共混短纤维用量对柔性绝热层材料性能的影响

比较了腈纶短纤维增强EPDM/NBR共混橡胶(EN体系)、芳纶短纤维增强EPDM/NBR共混橡胶(EA体系)、腈纶/芳纶混杂短纤维增强EPDM/NBR共混橡胶(ENA体系)等3种体系中,短纤维用量对材料不同方向上力学性能的影响;EA和ENA两种不同体系中,短纤维用量对材料烧蚀性能和相对密度的影响。在短纤维用量为6份时,ENA体系的拉伸强度和伸长率比EA体系大,烧蚀性能比EA体系好,相对密度也比EA体系低。

辐射热波图像平整度实验研究

理论计算了诊断系统空间分辨对辐射热波烧穿图像平整度的影响,发现它会显著降低图像平整度。优化了三色谱仪诊断系统空间分辨并在神光Ⅱ装置上开展了验证性实验,结果表明420eV能区29μm空间分辨设置下测量到的热波图像平整区域有了明显改进,热波前沿涨落不超过4.7ps,远小于X光条纹相机约20ps的测量不确定度。在此改进下,热波烧穿图像平整度已经不是影响数据分析可靠性的主要因素。

白炭黑与硼酚醛树脂用量对EPDM/NBR柔性绝热层材料性能的影响

通过比较分析白炭黑与硼酚醛树脂用量对EPDM/NBR柔性绝热层材料拉伸强度、断裂伸长率、质量烧蚀速率和线烧蚀速率以及相对密度的影响,得出随着白炭黑或硼酚醛树脂用量的增加,柔性绝热层材料的拉伸强度和相对密度呈递增趋势,烧蚀速率呈递减趋势,断裂伸长率在白炭黑和FB用量各自为20份时有极大值。

纳秒激光对铝合金和不锈钢的烧蚀特性研究

针对激光驱动惯性约束聚变(LICF)装置中靶室常用的几种铝合金和不锈钢材料,采用波长为1064 nm、脉宽为8 ns的基频激光进行烧蚀实验,研究了不同激光能量密度下其质量损失同辐照激光脉冲数的关系,测试了烧蚀深度随激光能量密度增长的关系。研究表明,铝合金在激光能量密度大于1.0 J/cm^2时有明显烧蚀,激光通量为1.2~5.2 J/cm^2时,质量烧蚀速率增长缓慢,平均质量烧蚀速率为2.31±0.89μg/cm^2/shot。铝合金的烧蚀深度随激光能量密度增加而增加,不锈钢的烧蚀深度先增加而后呈下降趋势;铝合金的烧蚀深度明显高于不锈钢的烧蚀深度。基于材料对激光的吸收率明显的不同,分析了其烧蚀机理。该研究对LICF靶室材料的选取及金属的激光打孔、切割等加工有一定的参考意义。

碳/碳复合材料的激光烧蚀行为与机制

碳/碳(C/C)复合材料作为性能优良的耐烧蚀材料得到了广泛的应用,其作为抗激光烧蚀材料的潜力待被发掘。本文制备了不同密度的C/C复合材料,在无氧环境下以CO激光器为光源,探究了高能激光与C/C复合材料之间的作用机制,系统地分析了材料的特性和激光参数不同对烧蚀表现的影响。采用三维轮廓仪对线烧蚀率进行表征。结果表明,随着烧蚀时间或激光功率的变化,C/C复合材料的烧蚀表现均为非线性变化。C/C复合材料的本征特性决定了其热量载荷。密度越高的C/C复合材料,其热量载荷越高,烧蚀性能越好。热量载荷与激光热流密度之间的关系则决定了材料的烧蚀表现,当激光的热流密度大于材料的热流载荷时,烧蚀速率会呈阶跃式攀升。