TA15钛合金氧化膜激光清洗温度场有限元模拟

• 作者: 李志超 徐杰 张东赫 单德彬 郭斌
• 来源期刊: 中国科学（技术科学）
• 关键词: 激光清洗 温度场 氧化膜 钛合金 有限元模拟
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 论文|Article
• 页码范围: 318-332
• 页数: 15页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SST-2021-0059

摘要

激光清洗是一种利用短脉冲高功率密度激光辐照清洗对象,通过激光和清洗对象发生复杂的物理化学作用,实现污染物被去除的非接触式清洗方式.激光清洗机制十分复杂,主要包括光致分解、光致剥离和光致振动,均与激光清洗过程的温度场分布规律密切相关.本文采用Comsol Multiphysics商业模拟软件,建立了TA15钛合金氧化膜激光清洗有限元仿真模型,分析了光斑形状、激光能量与加载方式、脉冲宽度等对钛合金氧化膜激光清洗过程温度场变化的影响规律.结果表明,在毫秒脉冲激光作用下基材损伤严重,脉冲宽度越短表面热扩散越小,方形平顶光斑较高斯光斑加热更均匀,矩形脉冲较高斯光斑维持高温时间短,基材不易损伤.当方形平顶微秒脉冲激光以矩形加载方式时,钛合金氧化膜激光清洗效果最佳.