Теоретическое моделирование процессов поверхностной обработки материалов импульсами лазерного излучения

• Автор: Завестовская, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 221 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Моделирование процессов фазовых и структурных превращений в металлах и сплавах в процессах лазерной поверхностной термообработки
1.1. Лазерная поверхностная термообработка металлов. Анализ физических процессов и выбор теоретической модели
1.2. Кинетика процесса лазерной аустенитизации сталей
1.3. Роль внутренних механических напряжений при лазерной аустенитизации сталей и последующей закалке
1.4. Смещение температуры начала аустенитного превращения в сталях при лазерном нагреве
1.5. Теоретический и численный анализ оптимальных режимов лазерного упрочнения сталей
1.6. Лазерная сварка металлов и сплавов в режиме глубокого
проплавления
1.6.1. Режим глубокого проплавления как оптимальный режим для технологий импульсной лазерной сварки. Экспериментальные результаты.
1.6.2. Теоретическое моделирование процессов импульсной лазерной сварки металлов и сплавов в режиме глубокого проплавления
Выводы к Главе 1
Глава 2. Моделирование абляции металлов ультракороткими лазерными импульсами низкой плотности энергии.
2.1 Особенности абляции металлов ультракороткими лазерными импульсами: экспериментальные результаты
2.2. Абляция металлов ультракороткими лазерными импульсами: теоретическое моделирование
2.3. Пороги абляции металлов при воздействии на них ультракоротких лазерных импульсов с энергией вблизи порога абляции
2.4. Лазерная абляция металлов пикосекундными импульсами низкой плотности
Выводы к Главе 2
Глава 3. Моделирование процессов лазерной абляции органических материалов и полимеров
3.1. Отличительные черты лазерной абляции полимеров. Экспериментальные результаты.
3.2. Механизмы лазерной абляции полимеров
3.3. Теоретическое моделирование УФ лазерной абляции полимеров
3.3.1. Сильнопоглощаюгцие полимеры.
3.3.2. Слабопоглощающие полимеры.
3.4. Термодинамические особенности "холодной" абляции полимеров 131 Выводы к Г лаве 3
Глава 4. Теоретическое моделирование лазерной абляции широкозонных полупроводников и диэлектриков
4.1. Лазерные технологии в применении к полупроводникам
4.2. Экспериментальные результаты по лазерному травлению широкозонных полупроводников и диэлектриков и их анализ
4.3. Механизмы нелинейного поглощения и пороги абляции в широкозонных полупроводниках и диэлектриках при воздействии лазерными импульсами фемтосекундной длительности
Выводы к Г лаве 4
Глава 5. Теоретическое моделирование процессов лазерного
наноструктуирования материалов
5.1. Лазерные технологии прямого нано- и микроструктуирования
поверхности материалов
5.2. Особенности лазерного нано- и микроструктуирования поверхности
металлов. Экспериментальные результаты
5.3. Теоретическое моделирование процессов нанокристаллизации металлов под действием лазерных импульсов
5.4. Критерий лазерной аморфизации
Выводы к Г лаве 5
Заключение. Основные результаты .
Список литературы

1.3. Роль внутренних механических напряжений при лазерной аустенитизации сталей и последующей закалке.
Большие скорости лазерного нагрева (до 109К/с и более) приводят к значительным температурным напряжениям, а сопутствующие при достижении критической температуры полиморфные превращения - к напряжениям, обусловленным различием удельных объемов и коэффициентов линейного расширения сосуществующих фаз (фазовые напряжения). Возможно также наличие других источников структурных напряжений, например, между матрицей и карбидными частицами [66-68]. Из-за высоких величин скорости нагрева, величина механических напряжений может быть большой, что приводит к развитию микропластической деформации. Таким образом, наблюдаемые эффекты лазерного упрочнения сплавов и повышения их эксплуатационных характеристик, в общем случае, определяются суммарным влиянием фазовых превращений и пластической деформации, возникающих в процессе лазерного нагрева и последующего охлаждения материала.
В этом параграфе мы рассмотрим условия и механизм протекания пластической деформации (ПД) во время лазерного нагрева и влияние образующейся дефектной структуры на фазовые превращения.
Уравнение ПД как деформации сдвига, осуществляемой за счет движения дислокаций, может быть представлено в виде [69]:
^ = Ь4М £ = а
а а в к ’
где I - путь, проходимый дислокацией при деформации, концентрация дислокаций, участвующих в ПД, Ь - модуль вектора Бюргерса, £ - величина относительной деформации, С - модуль сдвига. Для того, чтобы осуществлялось движение дислокаций, обеспечивающее деформацию сдвига, величина механического напряжения а должна быть сравнима или