高能短脈沖激光水下作用銅的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、高能量密度短脈沖激光微加工是現(xiàn)今機(jī)械微加工領(lǐng)域中不可或缺的技術(shù)之一。由于在水溶液中進(jìn)行高能量密度短脈沖激光加工能獲得更好的冷卻效果以改善工件的加工邊緣質(zhì)量。同時,激光誘發(fā)的等離子沖擊波和爆發(fā)沸騰帶來的射流沖擊都將對材料產(chǎn)生力學(xué)效應(yīng),增加其蝕除材料的能力。由于進(jìn)行激光實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性,需要一種準(zhǔn)確且方便的仿真方法來預(yù)測實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,為實(shí)驗(yàn)提供導(dǎo)向性。
　　本文采用分子動力學(xué)的方法對高能量密度短脈沖激光作用SPC水分子系統(tǒng)、EAM銅原子系統(tǒng)

2、以及水下銅原子系統(tǒng)的過程進(jìn)行了仿真。本文使用 Material Studio、Lammps以及VMD等軟件實(shí)現(xiàn)上述工作。
　　研究結(jié)果表明,在高能量密度短脈沖激光的作用下,水分子溫度急劇上升,在能量加載區(qū)域出現(xiàn)等離子體空泡,氫-氧鍵距離增加,水分子間的氫鍵作用減弱,分子極性降低。在激光焦點(diǎn)區(qū)域的EAM銅原子迅速氣化,其周圍達(dá)到熔點(diǎn)的區(qū)域約為15nm;銅原子達(dá)到熔點(diǎn)后,能量上升較快,其原因?yàn)楣虘B(tài)銅原子吸收能量轉(zhuǎn)變?yōu)闈摕嵩黾釉娱g的距