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龍圖騰網(wǎng)恭喜北京理工大學(xué)申請(qǐng)的專利用于飛秒激光加工金屬的熔化和燒蝕深度的模擬預(yù)測(cè)方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN116030915B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-13發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211677674.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G16C60/00；該發(fā)明授權(quán)用于飛秒激光加工金屬的熔化和燒蝕深度的模擬預(yù)測(cè)方法是由姜瀾;吉鵬飛;林根設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-12-26向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本用于飛秒激光加工金屬的熔化和燒蝕深度的模擬預(yù)測(cè)方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明提供了用于飛秒激光加工金屬的熔化和燒蝕深度的模擬預(yù)測(cè)方法，根據(jù)飛秒激光加工金屬材料的從激光光子到金屬電子再到金屬晶格的能量傳遞過(guò)程，構(gòu)建雙溫方程模型模擬計(jì)算加工中金屬材料的電子和晶格溫度演化?；跍囟妊莼哪M結(jié)果，通過(guò)相變分?jǐn)?shù)模擬金屬材料的熔化過(guò)程，并通過(guò)臨界溫度判斷來(lái)預(yù)測(cè)加工過(guò)程中的材料熔化和去除現(xiàn)象。本發(fā)明可以避免通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定飛秒激光加工金屬材料的熔化深度和燒蝕深度，通過(guò)模擬結(jié)果還可以對(duì)加工過(guò)程的激光參數(shù)選擇進(jìn)行指導(dǎo)，從而降低實(shí)驗(yàn)成本，提高加工效率，因此對(duì)于飛秒激光加工金屬材料的實(shí)踐過(guò)程具有指導(dǎo)意義。

本發(fā)明授權(quán)用于飛秒激光加工金屬的熔化和燒蝕深度的模擬預(yù)測(cè)方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.用于飛秒激光加工金屬的熔化和燒蝕深度的模擬預(yù)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、建立加工金屬材料以及激光能量源模型，根據(jù)具體材料和激光條件對(duì)模型常量進(jìn)行初始化，模型常量包括金屬自由電子密度ne、熔化溫度TM、臨界溫度TC、熔化潛熱hM以及激光通量J、激光脈寬tp和激光波長(zhǎng)λ；步驟二、根據(jù)模型常量，計(jì)算時(shí)空高斯分布的激光能量源，以及隨著電子溫度變化的光學(xué)和熱學(xué)材料屬性；根據(jù)光學(xué)和熱學(xué)材料屬性，通過(guò)離散的拋物線型雙溫方程，得到金屬材料的電子溫度和晶格溫度在飛秒激光輻照下的演化；步驟三、隨著演化過(guò)程中晶格溫度升高，金屬材料中的等溫相變過(guò)程通過(guò)考慮熔化潛熱進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果以糊狀區(qū)作為特征，糊狀區(qū)的演化使用相變分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算： 其中，Cl為晶格熱容、Tl為晶格溫度、TM為熔化溫度、hM為熔化潛熱、ρs為密度，表示上一時(shí)刻的相變分?jǐn)?shù)；當(dāng)處于網(wǎng)格z的晶格溫度小于熔化溫度TM時(shí)，晶格按照固體材料被加熱處理，吸收能量持續(xù)升溫；當(dāng)晶格溫度在模擬中首次超過(guò)熔化溫度TM時(shí)，此時(shí)該網(wǎng)格的相變分?jǐn)?shù)fmushy,z為0，因此晶格按照固體材料發(fā)生相變處理，在吸收能量后不會(huì)升溫，能量被用于滿足熔化潛熱；此時(shí)，該網(wǎng)格中的相變分?jǐn)?shù)和晶格溫度為： 所述晶格溫度在模擬中首次超過(guò)熔化溫度TM后的每個(gè)時(shí)間步下，均執(zhí)行公式2a和2b的模擬計(jì)算和溫度修正；直至網(wǎng)格z的相變分?jǐn)?shù)fmushy,z超過(guò)1，即熔化潛熱條件達(dá)成，晶格完成從固相到液相的轉(zhuǎn)變，此時(shí)網(wǎng)格中的晶格溫度和相變分?jǐn)?shù)為： fmushy,z＝13b在網(wǎng)格z的相變分?jǐn)?shù)fmushy,z超過(guò)1后的每個(gè)時(shí)間步下，均執(zhí)行公式3a和3b的模擬計(jì)算和相變分?jǐn)?shù)修正；步驟四、隨著熔化的發(fā)生和進(jìn)一步的晶格溫度升高，材料中發(fā)生燒蝕現(xiàn)象；以相爆炸為主要機(jī)制的燒蝕判據(jù)為T(mén)l≥0.9TC，其中，TC為金屬材料的臨界溫度；系數(shù)0.9為考慮相爆炸的參數(shù)；刪除滿足燒蝕判據(jù)的離散網(wǎng)格；刪除網(wǎng)格的多少，決定了模擬預(yù)測(cè)方法計(jì)算出的熔化和燒蝕深度。

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