Фазовые превращения в сильной короткой УВ, вызванной лазерным импульсом
Date/Time: 15:30 27-Jun-2022
Abstract:
При поглощении короткого (пико- фемтосекунлного) лазерного импульса у поверхности металла возникает слой с высокой температурой (сначала электронной, потом и ионной) и практически неизменной твердотельной плотностью, находящийся, в следствие этого, при высоком давлении. При его разгрузке в глубь вещества уходит ударная волна (УВ), имеющая ряд существенных особенностей.
Возникающая УВ имеет треугольную форму с очень крутым фронтом и затем быстрым спадом напряжений. В результате проявляется зависимость упруго-пластического и фазовых переходов от темпов нагрузки-разгрузки. Так в железе при давлениях в УВ, при которых при более медленном сжатии (вплоть до импульсов миллисекундного диапазона) имеется переход в эпсилон-фазу, при короткоимпульсном воздействии такой переход не наблюдался. Применение «метода обратного анализа скорости свободной поверхности», позволяющего проследить траектории параметров вещества на фазовой плоскости, и численное моделирование позволило показать, что частичный переход в эпсилон-фазу начинается, но не успевает произойти.
Титан имеет относительно небольшой коэффициент отражения и очень маленькую теплопроводность (по сравнению с другими металлами). Это позволяет создавать в нем короткими лазерными импульсами настолько сильную УВ, что в ней происходит «холодное» плавление, не за счет повышения температуры выше температуры плавления, а за счет расширения в области загрузки до плотности жидкой фазы. В результате толщина модифицированного (переплавленного) слоя многократно возрастает. Это важно для процесса поверхностного упрочнения (laser peening – лазерная ковка).
Результаты опубликованы:
Murzov, S.; Ashitkov, S.; Struleva, E.; Komarov, P.; Zhakhovsky, V.; Khokhlov, V. & Inogamov, N. Elastoplastic and polymorphic transformations of iron at ultra-high strain rates in laser-driven shock waves J. Appl. Phys., 2021, 130, 245902
Мурзов, С. А.; Ашитков, С. И.; Струлева, Е. В.; Комаров, П. С.; Хохлов, В. А.; Жаховский, В. В. & Иногамов, Н. А. Упругoпластические и полиморфные превращения в пленках железа при нагрузке ультракороткими лазерными ударными волнами ЖЭТФ, 2022, 161, 315-330
Хохлов, В. А.; Жаховский, В. В.; Иногамов, Н. А.; Ашитков, С. И.; Ситников, Д. С.; Хищенко, К. В.; Петров, Ю. В.; Манохин, С. С.; Неласов, И. В.; Шепелев, В. В. & Колобов, Ю. Р. Плавление титана ударной волной, вызванной мощным фемтосекундным лазерным импульсом Письма ЖЭТФ, 2022, 115, 576-584
Иногамов, Н. А.; Перов, Е. А.; Жаховский, В. В.; Шепелев, В. В.; Петров, Ю. В. & Фортова, С. В. Лазерная ударная волна: пластичность, толщина слоя остаточных деформаций и переход из упругопластического в упругий режим распространения Письма в ЖЭТФ, 2022, 115, 80-88
Возникающая УВ имеет треугольную форму с очень крутым фронтом и затем быстрым спадом напряжений. В результате проявляется зависимость упруго-пластического и фазовых переходов от темпов нагрузки-разгрузки. Так в железе при давлениях в УВ, при которых при более медленном сжатии (вплоть до импульсов миллисекундного диапазона) имеется переход в эпсилон-фазу, при короткоимпульсном воздействии такой переход не наблюдался. Применение «метода обратного анализа скорости свободной поверхности», позволяющего проследить траектории параметров вещества на фазовой плоскости, и численное моделирование позволило показать, что частичный переход в эпсилон-фазу начинается, но не успевает произойти.
Титан имеет относительно небольшой коэффициент отражения и очень маленькую теплопроводность (по сравнению с другими металлами). Это позволяет создавать в нем короткими лазерными импульсами настолько сильную УВ, что в ней происходит «холодное» плавление, не за счет повышения температуры выше температуры плавления, а за счет расширения в области загрузки до плотности жидкой фазы. В результате толщина модифицированного (переплавленного) слоя многократно возрастает. Это важно для процесса поверхностного упрочнения (laser peening – лазерная ковка).
Результаты опубликованы:
Murzov, S.; Ashitkov, S.; Struleva, E.; Komarov, P.; Zhakhovsky, V.; Khokhlov, V. & Inogamov, N. Elastoplastic and polymorphic transformations of iron at ultra-high strain rates in laser-driven shock waves J. Appl. Phys., 2021, 130, 245902
Мурзов, С. А.; Ашитков, С. И.; Струлева, Е. В.; Комаров, П. С.; Хохлов, В. А.; Жаховский, В. В. & Иногамов, Н. А. Упругoпластические и полиморфные превращения в пленках железа при нагрузке ультракороткими лазерными ударными волнами ЖЭТФ, 2022, 161, 315-330
Хохлов, В. А.; Жаховский, В. В.; Иногамов, Н. А.; Ашитков, С. И.; Ситников, Д. С.; Хищенко, К. В.; Петров, Ю. В.; Манохин, С. С.; Неласов, И. В.; Шепелев, В. В. & Колобов, Ю. Р. Плавление титана ударной волной, вызванной мощным фемтосекундным лазерным импульсом Письма ЖЭТФ, 2022, 115, 576-584
Иногамов, Н. А.; Перов, Е. А.; Жаховский, В. В.; Шепелев, В. В.; Петров, Ю. В. & Фортова, С. В. Лазерная ударная волна: пластичность, толщина слоя остаточных деформаций и переход из упругопластического в упругий режим распространения Письма в ЖЭТФ, 2022, 115, 80-88
Video
Authors
Khokhlov Victor A.
(Presenter)
(no additional information)
(Presenter)