强流脉冲离子束辐照金属Ti相变传热的数值分析
来源期刊：金属学报2004年第11期
论文作者：苗收谋 雷明凯
关键词：强流脉冲离子束; 金属Ti; 传热; 焓法; 数值分析;
摘 要：建立了强流脉冲离子束(HIPIB)辐照金属相变传热的理论模型.基于焓法发展的二维轴对称传热模型,考虑脉冲离子束源项的时间和空间分布,以及材料变热物性的影响,计算了能量密度为0.1-150 J/cm2,脉冲宽度为120 ns的HIPIB辐照金属Ti的温度场.HIPIB辐照金属Ti发生熔化和烧蚀的临界能量密度分别为0.2和0.7 J/cm2.在脉冲辐照时间内,烧蚀深度单调增加,而液相层厚度呈先增加后减小、再增加的趋势.随着能量密度增加,最大烧蚀深度增加,150 J/cm2时可达29.25 μm.最大液相层厚度则先增加后减小,80 J/cm2时最大液相层厚度为0.5 μm.能量密度为70 J/cm2的HIPIB辐照金属Ti实验测定的烧蚀质量7.2 mg与计算值大致相符.
苗收谋1，雷明凯1
(1.大连理工大学材料工程系表面工程研究室,大连,116024)
摘要:建立了强流脉冲离子束(HIPIB)辐照金属相变传热的理论模型.基于焓法发展的二维轴对称传热模型,考虑脉冲离子束源项的时间和空间分布,以及材料变热物性的影响,计算了能量密度为0.1-150 J/cm2,脉冲宽度为120 ns的HIPIB辐照金属Ti的温度场.HIPIB辐照金属Ti发生熔化和烧蚀的临界能量密度分别为0.2和0.7 J/cm2.在脉冲辐照时间内,烧蚀深度单调增加,而液相层厚度呈先增加后减小、再增加的趋势.随着能量密度增加,最大烧蚀深度增加,150 J/cm2时可达29.25 μm.最大液相层厚度则先增加后减小,80 J/cm2时最大液相层厚度为0.5 μm.能量密度为70 J/cm2的HIPIB辐照金属Ti实验测定的烧蚀质量7.2 mg与计算值大致相符.
关键词:强流脉冲离子束; 金属Ti; 传热; 焓法; 数值分析;
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