2a02铝合金的激光空化强化机理与羟自由基影响实验研究

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1、分类号TV131密级公开UDC621编号10299Z1303033硕士学位论文2A02铝合金的激光空化强化机理与羟自由基影响实验研究MechanismofLaserCavitationStrengtheningof2A02AluminumAlloyandExperimentalStudyontheEffectofHydroxylRadical指导教师任旭东教授作者姓名王德顺申请学位级别专业硕士专业名称机械工程论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学答辩委员会主席评阅人独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工

2、作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编

3、入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日2A02铝合金的激光空化强化机理与羟自由基影响实验研究MechanismofLaserCavitationStrengtheningof2A02AluminumAlloyandExperimentalStudyontheEffectofHydroxylRadical专业名称机械工程指导教师任旭东姓名王德顺江苏大学二〇一六年

4、四月江苏大学专业硕士学位论文摘要空化是水利机械中的一种特有现象，通常会造成空蚀破坏，严重时甚至引发事故。由于空化中会产生空泡溃灭微射流和冲击波现象，促使研究人员利用空化所产生的极端物理条件进行空化强化方面的研究。激光空化泡具有球对称性好、易控制等优点，正逐渐成为空化领域的研究热点。本文探究了激光空化机理，实验研究了激光能量和离焦量对于2A02靶材机械性能的影响；验证了激光空化与水力空化和超声波空化类似，空化过程中会产生羟自由基，同时分析了激光能量和离焦量对于羟自由基含量的影响，提出将羟自由基浓度作为激光空化强度的特征值用来表征激光空化对于2A02靶材机械性能的影响，并最终确定了激光

5、空化的最佳实验参数以及用于衡量2A02靶材性能强化效果的羟自由基浓度阈值，获得了以下主要结论和研究成果：（1）实验研究不同激光能量和离焦量下，激光空化对于2A02靶材表面残余应力和表面形貌的影响，获得了空泡溃灭过程中空泡微射流、冲击波以及激光冲击对靶材的作用机理，探究了激光空化强化机制。研究发现：激光空化会在靶材表面产生类圆形影响区域，且随着激光能量的增大靶材表面残余应力值和表面影响区的半径都随之变大；靶材性能的强化效果随着H值的增加，先增加后减小。在H=1mm时，靶材表面残余应力值最大，表面形貌最好，达到了最佳的强化效果。（2）对比分析了用于检测羟自由基含量的不同方法，建立了定量

6、检测羟自由基含量的优化方法，确定了捕捉剂及检测液的浓度；通过对比观察吸光度值的变化，证实了激光空化与水力空化一样均会产生羟自由基；实验发现激光等离子体与靶材的相互作用对羟自由基含量也有影响，并进一步研究了不同激光能量和离焦量下，羟自由基含量的变化，进而确定了羟自由基浓度达到最大时的实验参数。研究发现：当H一定时，羟自由基浓度（激光空化强度）随着激光能量的提升而加速增强；当H=1mm时，羟自由基量最多，激光空化强度最强。（3）通过探究羟自由基含量与2A02靶材表面残余应力值之间的关系，验证了激光空化对于靶材机械性能的影响规律；并重点分析了羟自由基含量（化学强I2A02铝合金的激光空化

7、强化机理与羟自由基影响实验研究化效应）与靶材表面性能强化（机械性能强化）的关系，获得了使2A02靶材表面性能发生明显强化时的羟自由基浓度阈值C·OH1。研究发现：当C·OHC·OH1时，2A02靶材表面会呈现明显强化效果；当C·OH