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1、利用激光加工硅材料可以保證加工的精度和效率的同時(shí)大大提高加工的環(huán)保性,因此也日益為人們所重視和采用。當(dāng)激光作用在硅材料表面時(shí),加工經(jīng)常會(huì)遇到硅材料熱應(yīng)力變形、損傷等問題,本文主要研究的正是激光輻照下硅材料的溫度與熱應(yīng)力問題。
針對(duì)激光輻照硅材料的溫度分布和熱應(yīng)力分布問題,論文在分析熱傳導(dǎo)理論的基礎(chǔ)上,對(duì)非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)下硅材料的溫度分布和應(yīng)力分布進(jìn)行解析求解,并根據(jù)初始條件、邊界條件以及熱彈性方程,分別對(duì)一維、二維和三維非穩(wěn)態(tài)
2、溫度場(chǎng)下激光照射硅材料時(shí)產(chǎn)生的溫度分布與應(yīng)力分布進(jìn)行了解析求解。
論文在熱傳導(dǎo)理論的基礎(chǔ)上,建立了激光輻照硅材料過程中的熱分布和應(yīng)力分布數(shù)學(xué)模型,采用有限元分析法,利用ANSYS軟件和APLD語言,模擬分析了波長(zhǎng)為1064nm、能量為100mJ、脈沖寬度為10ns、能量呈高斯分布的激光輻照晶面結(jié)構(gòu)為{110}的單晶硅材料時(shí)激光輻照區(qū)及其邊緣的熱分布和熱應(yīng)力分布,并在此基礎(chǔ)上,分析了激光能量、激光光斑尺寸對(duì)熱分布和熱應(yīng)力分布
3、的影響。
結(jié)果表明,在激光光斑半徑內(nèi),硅材料溫升迅速,光斑半徑外溫度變化不明顯。而且硅材料上光斑半徑內(nèi)相同節(jié)點(diǎn)的溫度隨激光能量的變化而變化;隨激光半徑的增大而減小。硅材料上熱應(yīng)力的值是隨著溫度的升高而增大的,但其分布比較復(fù)雜。環(huán)向熱應(yīng)力在光斑半徑內(nèi)熱應(yīng)力表現(xiàn)為負(fù)值,在光斑半徑處變化迅速,從負(fù)值變?yōu)檎?,并在達(dá)到正向最大值后緩慢下降。
論文的研究工作將為硅材料激光損傷機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo),為硅材料的激光加
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