强流脉冲离子束辐照45钢表面热效应的模拟

张罡¹，莫春立²，武小娟¹，王琛元³

(1.沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳,110168;
2.沈阳航空工业学院材料学院,沈阳,110034;
3.中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳,110016)

摘要:以Fourier瞬态传热方程为基础,确定了强流脉冲离子束(HIPIB)热效应的基本传热方程,对靶材45钢进行不同能量参数的HIPIB辐照热效应的模拟计算.针对离子注入金属内部的情况,在模拟束流加载方式上分别采用体加载和面加载,比较了两种加载计算结果之间的差距.本算法的另一个改进就是在高能量辐照下,用单元死活法对蚀坑部分材料的消失进行模拟.结果表明,用单元死活法模拟单元的失效,更能符合HIPIB辐照金属表面热效应的蚀坑机制;单元死活法对靶材的升温过程没有明显影响,但对冷却阶段,可以显著提高模拟的精度.

关键词:钢; 表面处理; 离子束辐照; 热效应; 蚀坑; 模拟;

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