2A02鋁合金的激光空化強(qiáng)化機(jī)理與羥自由基影響實驗研究.pdf

1、空化是水利機(jī)械中的一種特有現(xiàn)象，通常會造成空蝕破壞，嚴(yán)重時甚至引發(fā)事故。由于空化中會產(chǎn)生空泡潰滅微射流和沖擊波現(xiàn)象，促使研究人員利用空化所產(chǎn)生的極端物理條件進(jìn)行空化強(qiáng)化方面的研究。激光空化泡具有球?qū)ΨQ性好、易控制等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為空化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文探究了激光空化機(jī)理，實驗研究了激光能量和離焦量對于2A02靶材機(jī)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(chǎn)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(qiáng)度的特征值用來表征激光空化對于2A02靶材機(jī)械性能的影響，并最終確定了激光空化的最佳實驗參數(shù)以及用于衡量2A02靶材性能強(qiáng)化效果的羥自由基濃度閾值，獲得了以下主要結(jié)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(yīng)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(jī)理，探究了激光空化強(qiáng)化機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：激光空化會在靶

3、材表面產(chǎn)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(yīng)力值和表面影響區(qū)的半徑都隨之變大；靶材性能的強(qiáng)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(yīng)力值最大，表面形貌最好，達(dá)到了最佳的強(qiáng)化效果。
　　（2）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(chǎn)生羥自由基；實驗發(fā)現(xiàn)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(jìn)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(jìn)而確定了羥自由基濃度達(dá)到最大時的實驗參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)H一定時，羥自由基濃度（激光空化強(qiáng)度）隨著激光能量的提升而加速增強(qiáng)；當(dāng)H=1mm時，羥自由基量最多，激光空化強(qiáng)度最強(qiáng)。
　?。?）通過探究羥自由基含量與2A02靶材表面殘余應(yīng)力值之間的關(guān)系，驗證了激光空化對于靶材機(jī)械性能的影響規(guī)律；并重點(diǎn)分析了羥自由基含量（化學(xué)強(qiáng)化效應(yīng)）與靶材表面