切向气流作用下激光对碳纤维复合材料辐照效应实验研究

摘要

实验上研究了靶材表面存在切向空气气流、氮气气流和没有气流时,976nm 连续激光对碳纤维增强树脂基复合材料的辐照效应,得到该材料在不同激光功率密度和不同气流速度下的烧蚀规律.当靶材表面存在切向空气气流时,烧蚀质量随激光功率密度的增大而增加、随气流速度的增大先增加后减少,碳纤维的破坏随激光功率密度或气流速度的增大而严重;当靶材表面存在切向氮气气流时,烧蚀质量随激光功率密度的增大而增加、随气流速度的增大而减少,碳纤维未破坏;当靶材表面没有气流时,烧蚀质量随激光功率密度的增大而增加,碳纤维未破坏.分析认为,切向空气气流的加载会促使氧气向靶材表面扩散,导致碳纤维在较低的温度下发生氧化烧蚀,有利于激光对碳纤维复合材料的破坏;切向氮气气流的加载会加速对流冷却作用,不利于激光对碳纤维复合材料的破坏.基于实验结果,定性地提出了与固态物接触的氧气浓度表达式.