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herozhu木虫 (正式写手)
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[交流]
激光加工过程蒸发（evaporation）去除原理探讨
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由于想不通的原因，每次求助帖都冷场，这次改成交流贴试验一下。 如题，想讨论一下纳秒激光加工过程中，单纯依靠蒸发去除材料的机理。 首先用最简单的定温相变来描述一下这个过程：激光进来，升温，达到熔点，继续吸收能量但温度hold住，潜热满足，继续升温，达到沸点（假设固定），继续吸收能量同时温度继续hold住，满足潜热，认为完全转化为了气态，认为去除。 这是最好理解的一个过程，但问题是在沸腾过程中，沸点不会是固定的。个人理解，沸点是跟外部压强相关的，处在不同的压力环境中，物质的沸点是会变化的。而在蒸发过程中，由于vapor存在，改变了表层上的压强，故而影响了沸点，使得沸腾不在一个固定温度上。想问的是，判断一部分材料是否由于蒸发被去除的标准是什么？当沸点一定时，当这部分材料的热焓（enthalpy）达到一定标准（满足潜热），这部分材料就认为去除。现在如果认为沸点变化，即可能沸腾发生的某一时刻，吸收的激光能量只有一部分用来满足潜热，另一部分仍旧用于升高温度，该如何考虑材料去除的标准？ 另外一点就是表面的receeding velocity了，论文中的常用套路基本都是先算出表层温度，用克拉培龙方程来联系表层温度与vapor压强（假设平衡），再根据此时的vapor压强根据动力学结论得到mass flux，进而算出receeding velocity. 在这个过程中有个先决条件，就是要先用传热方程算出表层温度，这个温度应该就是根据边界条件激光条件计算的。在一些论文中见到过当入射fluence在几个J/cm^2时表层温度就很高（大几千K）接近临界温度的情况，如果再增大，个人觉得完全有可能超过临界温度。个人理解临界温度的说的就是超过这个值气液态无法共存了，变成所谓的超临界流体。那么在仿真过程中，或者实际过程中，这个临界温度是否能在surface或者表层element中达到或者超过？如果计算出来超过了临界温度，该怎么处理？ 还请大家多多指教。 |
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