强流脉冲电子束表层改性过程的三维温度场数值模拟  

Three-dimensional temperature field numerical simulation for surface modification by high current pulse electron beam

作　　者：宋振飞[1] 秦颖[1] 郝胜智[1] 董闯[1] 吴平生[1] 张向东[1] 

机构地区：[1]大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连116024

出　　处：《核技术》2008年第6期455-459,共5页Nuclear Techniques

基　　金：国家高技术研究发展"863"计划项目(2006AA03Z110)资助

摘　　要：采用了柱坐标系下的轴对称(三维简化)温度场模型,对低能(1～6J·cm-2)、强流(10～40kA·cm-2)、短脉冲(1～6μs)电子束辐照靶材过程中的温度场演化进行了数值模拟。结果表明,靶材经强流脉冲电子束轰击后,亚表层(深度0.12～0.24μm,径向0～0.13cm范围内)首先完成固液相变,熔体迅速突破外表层,形成火山坑;随后熔化层迅速扩大到深度0.99μm,径向约2.01cm范围内;辐照过程中的升降温速率达108～109K·s-1。随后的试验结果显示,重熔层深度约为1～2μm,辐照边界出现明显的过渡区,表层晶粒得到细化,这与模拟结果吻合。The axial symmetric temperature field model is introduced to describe the evolution of the temperature field during low energy （1-6 J.cm^-2） , high current （10-40 kA.cm2） , short pulse （1～6μs） electron beam treatment. The simulation indicates that a sublayer about 0.12～0.24μm in depth and 0～0.13 cm in radial distance in the substrate changes into liquidus state first, and craters are formed due to the liquid volume outbursts similar to the volcano eruption. The final melted layer is about 0.99μm in depth and 2.01 cm in radial distance. The heating and cooling rates reaching 10^8-10^9 K.sI should be responsible for the observed grain refinement.

关 键 词：强流脉冲电子束(HCPEB) 三维温度场 数值模拟 

分 类 号：TG178[金属学及工艺—金属表面处理] TU445[金属学及工艺—金属学]