基于三温耦合模型的面齿轮材料烧蚀特征研究

作者：贾松权; 明兴祖^*; 刘克非; 周贤; 马玉龙; 袁磊

来源：应用激光, 2022, 42(10): 81-92.

DOI：10.14128/j.cnki.al.20224210.081

• 面齿轮
• 三温耦合
• 能量密度
• 凹坑形貌
• 粗糙度

针对飞秒激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA,建立了电子-自旋-晶格三温耦合模型。仿真分析了面齿轮材料在1.035、2.467、3.899、4.506和5.252 J/cm2能量密度下，电子、自旋和晶格在单脉冲能量效应下30 ps内温度变化过程，通过试验研究了不同能量密度下烧蚀凹坑形貌和粗糙度等特征的演变关系。研究表明，自旋系统温度最终被晶格系统温度冷却，随着能量密度的增大，电子温度急剧上升且电子、自旋和晶格温度的平衡时间也增大。烧蚀凹坑的直径和深度随着能量密度的增加而变大，齿面粗糙度随着能量密度的增加并不会持续变小。试验验证了三温耦合模型仿真的面齿轮材料烧蚀特征，可为提高面齿轮加工质量提供参考。

• 单位
  湖北文理学院; 湖南工业大学