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强脉冲电子束辐照材料表面形貌演化的模拟
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2015
  • 页码:-
  • 分类:TG156.99[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学,物理科学与核能工程学院,北京100191, [2]北京大学,重离子物理研究所,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11175012); 国家科技重大专项(批准号:2013 GB109004)资助的课题
  • 相关项目:强流脉冲离子束辐照金属材料引发表层缺陷的产生机制研究
中文摘要:

在回顾和总结强脉冲电子束表面改性实验的基础上,利用有限元数值计算方法对强脉冲电子束辐照铝和304不锈钢产生的温度场进行模拟,给出了靶的近表面区域流体状态存在的特征尺度和特征时间,并对不同材料特性下熔坑的产生原因进行了讨论.采用两相流模型,通过水平集方法和有限元方法结合的计算流体力学模拟了熔坑和表面突起形貌在表面处于熔融状态下的运动特征,通过和实验数据相对比,验证了对于高黏度,高表面张力的高熔点金属,表面处于流体状态下的张力驱动效应是熔坑等表面形貌演化的重要原因.

英文摘要:

Based on the review of previous experimental and theoretical studies on the surface processing by a pulsed intense electron beam, the induced temperature field in aluminum and 304 stainless steel is simulated by the finite element method(FEM) to estimate the existing time and depth of molten metal flow field on the irradiated surface. The generation of craters is attributed to the thermal resistance formed by the grain boundaries, and the influence of material properties on the mechanism of crater evolution is also discussed. Two-phase flow field simulation on molten metal is carried out with a combination of level-set method and FEM to estimate the mass transfer behavior at the craters and surface protuberance. It is revealed that the mass transfer effect driven by surface tension is an important factor for the formation and evolution of round-shaped craters on the surface of metals with high melting point, viscosity and surface tension coefficient. However, for metals with low melting point, due to the strong disturbance by ablating gas plume and low surface tension effect, the craters are more likely to have irregular splashing edges.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876