激光冲击波及激光冲击处理技术的研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文激光冲击波及激光冲击处理技术的研究姓名：段志勇申请学位级别：硕士专业：激光技术应用指导教师：吴鸿兴;王声波2000.5.1摘要本文介绍了激光与固体物质的相互作用，给出了较为清晰的激光冲击波形成物理图象。研究了等离子体的横向膨胀效应，指出横向膨胀效应对激光冲击波的影响比轴向膨胀更明显。在已有实验结果的基础上，初步提出了与之符合较好的冲击波估算公式。利用PVDF压电传感器测量了激光冲击波。讨论了激光束功率密度空间分布及靶厚度对测量结果的影响。全面研究了约束结构(包括约束层和表面涂层)的作用。(从理论上提出了约束层的增强激光能量耦合效应。测量了各

2、种不同条件下的激光冲击波，诸如自制表面涂层的使用、初次用水作约束层、曲面试件约束冲击的约束结构有效性问题、有无表面涂层的比较、表面涂层厚度的影响等。指出表面涂层的作用主要是保护靶面以免被烧蚀，而不是提高激光吸收率J文中还研究了约束层的光学击穿和碎裂问题，以及此时的约束结构失效的问题。实验研究了激光冲击对金属或合金的强化作用。f选取铝合金LYl2、钛合金TC4、高强钢30CrMnSiA、不锈钢1Crl8Ni9Ti和镍基高温合金GH30作为实验材料，研究了激光冲击处理对这几种材料的显微硬度、表层残余压应力、显微组织结构、疲劳性能等的影响。卜—、、一一关键词：激光冲击波，等

3、离子体，横向膨胀，估算公式，冲击波测量，约束层表面涂层，强化AbstractInthisarticle，theinteractionbetweenJaserbeamandmaterialshasbeenintroducedinsomedetail，andthentheclearpictureoflaserproducingshockshasbeendescribedItispointedout，withthestudyonthetransverseandlongitudinalexpansionofthelaser—inducedplasma，thattheforee

4、ffectsmoresignificantlyontheshockwRvesthanthelaterdoesAndbasingonsomeexperimentaldata，acalculatingformulafortheshockshasbeenpresented，whichaccordswellwiththosedataWehavemeasuredthelaser—inducedshockwiththeuseofpiezoelectricsensorPVDFanddigitaloscillographPHILIPSPM3320AAndtheeffectsofthe

5、spatialdistributionoflaserfluxandthethicknessoftargetonthemeasuredresultshavebeenalsoconsidered．Therolesoftheconfiningstructures(includingthetransparentconfinementandtheopaquepaintcoat)havebeendetailedlyinvestigated．Theaugmentationeffectoftheconfinementuponthecouplingoflaserenergyhasbee

6、nfirstsuggestedTheadditionalexperimentedaspectsincludetheusingofwaterasconfiningmediumandourself-mixedpaintcoat，theavailabilityofconfiningframingforatoroidaltarget，thethicknessofpaintcoat，andsoonIthasbeenshowedthatthemainfunctionofthepaintcoatis，insteadofenhancingtheenergyabsorption，pro

7、tectingthetargetfromablatingFurthermore，thebreakdownandfractureoftheconfinementanditsresultingexpirationarediscussedThestrengtheningeffectsoflasershockareexperimentallystudiedintheendSomematerialssuchasAluminumalloyLYl2，TitaniumalloyTC4，steel30CrMnSi久stainlesssteel1Crl8Ni9Tiand