纳秒脉冲激光熔覆温度场计算及薄膜飞溅机制分析

摘要：

实验上采用磁控溅射在铀、不锈钢、铝基底上分别沉积钼、铌、铝等薄膜后采用纳秒激光熔覆,薄膜发生飞溅,未能形成熔覆层.针对这一问题,采用有限元方法分析了脉冲激光作用的温度场,并对瞬时热膨胀造成薄膜垂直于表面的运动进行了分析.计算以及分析结果表明:由于界面热阻,纳秒激光熔覆薄膜与基底存在较大的温度差,在本例计算铝薄膜与基底温差超过450℃.瞬时热膨胀导致薄膜具有向外的速度以及动能.当薄膜动能大于拉伸断裂所需要克服的弹性以及塑性变形能量,薄膜将发生飞溅.理论分析还表明存在一个临界的光束尺寸,当光束小于该尺寸,薄膜不会发生飞溅,熔覆能够发生,对于准分子激光,光束尺寸达微米量级薄膜不会飞溅.

关键词：激光、温度场、熔覆、机制

所属期刊栏目：32

分类号：TG156.99(金属学与热处理)

资助基金：中国工程物理研究院发展基金资助项目20100203027

在线出版日期：2013-05-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：464-468