实验研究激光冲击波在钛合金中的传播规律

摘要

激光冲击强化技术是利用强激光与物质相互作用所产生的冲击波来改善材料表面性能的一种新型表面改性处理技术，其用途十分广泛，对于激光冲击波在材料中的特性的研究就显得很重要。本文从光与物质的相互作用出发，介绍了激光诱发等离子体的产生和发展，给出了较为清晰的激光冲击波形成的物理图像。讨论了等离子体的横向膨胀效应，指出了横向膨胀效应对激光冲击波的影响比纵向膨胀更明显。 采用PVDF压电传感器对激光冲击波进行了测量，给出了激光冲击波随时间的变化曲线。 对激光诱导的冲击波在材料的传播特性进行了研究。比较了有约束层时和无约束层时激光冲击波的大小，研究了激光冲击波在材料中的展宽。对压力峰值产生的时刻相对激光脉冲的时间关系进行了实验研究。实验发现：冲击波在钛合金中的平均传播速度与声波纵波在该材料中的传播速度一致；激光冲击波在材料中是以指数规律衰减的：并且计算得到了钛合金靶表面的压强。

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第一章绪论

1.1激光冲击强化处理的涵义

1.2激光冲击强化处理的研究进展

1.3，激光冲击强化处理的特点及应用前景

1.4，本文的主要研究内容

参考文献

第二章，激光诱导冲击波的形成

2.1，激光与物质的相互作用

2.2，激光加热

2.3，激光等离子的产生

2.3.1，激光功率密度对等离子体产生的影响

2.3.2，蒸汽的电离

2.3.3，蒸汽等离子体对靶与激光相互作用的影响

2.4等离子体对激光的吸收

2.4.1，逆韧致吸收

2.4.2，共振吸收

2.5，压力脉冲产生的两种机制

2.6，不同激光脉宽作用于靶材产生等离子体形成激光冲击波

2.6.1，光谱线

2.6.2，等离子体的温度和电子数密度

2.6.3，等离子体的膨胀

2.6.4，冲击波波前的速度

参考文献

第三章：激光诱发等离子体冲击波模型

3.1，自由扩散模式

3.2约束模式

3.2.1，R.Fabbro模型

3.2.2横向绝热膨胀模型

3.3，半经验模型

参考文献

第四章激光冲击波的测量

4.1激光系统和靶

4.1.1被动调Q激光系统

4.1.2实验所用的靶

4.2，测量原理

4.2.1 PVDF特性

4.2.2压力变换

4.3两个需要注意的问题

4.3.1激光能量的空间分布

4.3.2冲击波在材料中的展宽

参考文献

第五章实验结果及分析

5.1激光冲击波的压电波形

5.2冲击波时间宽度在传播过程中的展宽

5.3压力波形

5.4冲击波峰值产生时刻与激光脉冲的时间关系

5.5激光冲击波在钛合金靶中的平均传播速度

5.6激光冲击波在钛合金靶中的衰减规律

5.7钛合金靶表面的峰值压强

参考文献

第六章结论

硕士阶段的工作和发表的文章

致谢