2A02鋁合金的激光空化強化機理與羥自由基影響實驗研究.pdf

1、空化是水利機械中的一種特有現象，通常會造成空蝕破壞，嚴重時甚至引發(fā)事故。由于空化中會產生空泡潰滅微射流和沖擊波現象，促使研究人員利用空化所產生的極端物理條件進行空化強化方面的研究。激光空化泡具有球對稱性好、易控制等優(yōu)點，正逐漸成為空化領域的研究熱點。本文探究了激光空化機理，實驗研究了激光能量和離焦量對于2A02靶材機械性能的影響；驗證了激光空化與水力空化和超聲波空化類似，空化過程中會產生羥自由基，同時分析了激光能量和離焦量對于羥自由基含

2、量的影響，提出將羥自由基濃度作為激光空化強度的特征值用來表征激光空化對于2A02靶材機械性能的影響，并最終確定了激光空化的最佳實驗參數以及用于衡量2A02靶材性能強化效果的羥自由基濃度閾值，獲得了以下主要結論和研究成果：
　?。?）實驗研究不同激光能量和離焦量下，激光空化對于2A02靶材表面殘余應力和表面形貌的影響，獲得了空泡潰滅過程中空泡微射流、沖擊波以及激光沖擊對靶材的作用機理，探究了激光空化強化機制。研究發(fā)現：激光空化會在靶

3、材表面產生類圓形影響區(qū)域，且隨著激光能量的增大靶材表面殘余應力值和表面影響區(qū)的半徑都隨之變大；靶材性能的強化效果隨著H值的增加，先增加后減小。在H=1mm時，靶材表面殘余應力值最大，表面形貌最好，達到了最佳的強化效果。
　?。?）對比分析了用于檢測羥自由基含量的不同方法，建立了定量檢測羥自由基含量的優(yōu)化方法，確定了捕捉劑及檢測液的濃度；通過對比觀察吸光度值的變化，證實了激光空化與水力空化一樣均會產生羥自由基；實驗發(fā)現激光等離子體與

4、靶材的相互作用對羥自由基含量也有影響，并進一步研究了不同激光能量和離焦量下，羥自由基含量的變化，進而確定了羥自由基濃度達到最大時的實驗參數。研究發(fā)現：當H一定時，羥自由基濃度（激光空化強度）隨著激光能量的提升而加速增強；當H=1mm時，羥自由基量最多，激光空化強度最強。
　?。?）通過探究羥自由基含量與2A02靶材表面殘余應力值之間的關系，驗證了激光空化對于靶材機械性能的影響規(guī)律；并重點分析了羥自由基含量（化學強化效應）與靶材表面