强激光加载下铝、锡微喷特性实验研究

基于皮秒激光驱动的高能X射线源具有微焦点、高亮度和高分辨的优良特性,已成为研究金属材料微层裂和微喷射现象的热门诊断方法之一。锡因其熔点较低而成为微喷研究熔化影响的首选材料,铝由于熔点相对较高,不易发生冲击或卸载熔化形成液滴喷射,因此,铝微喷实验研究结果相对较少。基于“星光-III”激光装置的纳秒加载源和皮秒束诊断源,发展了皮秒激光驱动高能X射线背光照相技术,研究了表面含V型几何缺陷的金属锡、铝微喷特性,通过延时控制,获取了两种典型金属微喷射过程的高分辨物理图像,得到了喷射物质的形态分布、平均速度和面密度分布等重要信息。采用SPH方法对实验结果进行了数值模拟分析,揭示了实验中喷射物的形成机理以及高速喷射物质的来源。

基于传热凝固模型金属熔体滴落、铺展温度变化分析

运用有限体积法对金属微熔体滴落、铺展成形温度变化进行数值模拟。在考虑熔体滴落过程中和周围环境存在热交换作用的前提下,采用凝固UDF模型,成功模拟了固定坐标点金属Sn60%-Pb40%熔体以及固定节点金属Al熔体滴落和与基板壁面进行碰撞铺展的温度梯度变化。结果表明:金属熔体在滴落过程中,由外表面向内层逐渐凝固,而且各个区域凝固速度不同,即熔体外表面向中心温度下降梯度逐渐减小。