Симаков С.В., Виноградова Н.А., Никитушкина О.Н. «Импульсное лазерное воздействие на чистый алюминий» Физика и химия обработки материалов, № 3, с. 14-19 (2022)

Исследовано влияния лазерного воздействия на структуру модельного материала – чистого алюминия. Лазерную обработку образцов алюминия проводили на Nd:YAG лазере мощностью 15 Дж, 10 импульсами с длительностью 5·10^–8 с. В эксперименте использовали прозрачную среду, для исключения влияния термического механизма и создания условий для ударно-волнового механизма воздействия на материал. Исследование структуры осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии. После лазерного облучения в чистом алюминии обнаружено образование кристаллографически ориентированных пустот с поперечными размерами 50–100 нм и длиной до 500–800 нм. Обсуждается механизм образования подобных структур.

Колокольцев В.Н., Пименов В.Н., Демин А.С., Морозов Е.В., Масляев С.А., Боровицкая И.В., Гайдар А.И. «Образование поверхностных микротрещин и выброс частиц в вакуум при облучении сплава системы алюминий–магний в установке плазменный фокус “Вихрь”» Физика и химия обработки материалов, № 4, с. 5-14 (2022)

Исследован выброс частиц в вакуум при образовании микротрещин в пленке на поверхности модельного сплава системы алюминий – магний (типа АМГ) под воздействием импульсных пучково-плазменных потоков с плотностью мощности q∼(10⁶–5·10⁷ Вт/см²) в установке плазменный фокус “Вихрь”. Образование микротрещин в поверхностной пленке тугоплавкого оксида алюминия (Al2O3) происходит вследствие процессов ее распыления, механического воздействия импульсных потоков энергии и возникающих в поверхностном слое термических напряжений. Выброс частиц сплава через микротрещины в оксидной пленке наблюдается после расплавления поверхностного слоя сплава при q≥10⁷ Вт/см². Отмечено возможное влияние подобного эффекта на процесс выброса пылевых частиц в установках термоядерного синтеза.

Банишев А.Ф. «Исследование распространения теплового фронта и деформаций в металлической пластине при воздействии лазерного импульса и механического удара» Физика и химия обработки материалов, № 5, с. 5-11 (2022)

Исследовано распространение тепла и термодеформаций в тонкой металлической пластине из нержавеющей стали при воздействии лазерного импульса. Визуализация распространения тепла и термодеформаций проведена с помощью тепловизора и термо-механолюминесцирующего композиционного материала, приготовленного на основе полимера и порошка люминофора и нанесенного на поверхность исследуемой пластины. По термолюминесценции композиционного слоя определена скорость распространения тепла в пластине. Также исследованы деформации, возникающие в результате удара и пробоя пластины байком с коническим наконечником, с помощью механолюминесценции композиционного слоя нанесенного на поверхность пластины. Показано, что используемый композиционный материал позволяет с хорошим пространственным и временным разрешением визуализировать скорость распространения и распределение температуры в области воздействия лазерного импульса и механические напряжения и деформации в зоне разрушения (разрыва) металлической пластины при ударном воздействии.

Михайлов С.Б., Горный С.Г., Шариков А.Н. «Особенности и эффективность наносекундной лазерной абляции высокоуглеродистой стали сканирующим пучком импульсного излучения YB:YAG лазера» Физика и химия обработки материалов, № 2, с. 18-32 (2023)

Приведены результаты экспериментов по абляции мишеней из высокоуглеродистой У13 и низкоуглеродистой Ст30 сталей сканирующим пучком импульсного излучения лазера наносекундного диапазона длительности. Определена зависимость глубины и энергетической эффективности абляции от плотности мощности в диапазоне q=4·10⁸–10¹⁰ Вт/см². Установлено, что максимальная эффективность удаления материала достигается при значении q=4·10⁹ Вт/см² для мишени из стали У13 и в диапазоне q=7·10⁸–5·10⁹ Вт/см² для стали Ст30. Определено распределение вылетевших микрочастиц по размерам. Установлено, что при облучении высокоуглеродистой стали возникает поток частиц, оседающих на поверхность мишени (обратный поток), механизм которого связан с образованием наноразмерных частиц конденсата. На основании измерений отражательной способности и исследования микроструктуры облучённой поверхности методами электронной микроскопии выдвинуто предположение, что более высокая эффективность абляции высокоуглеродистой стали У13 по сравнению с низкоуглеродистой сталью Ст30 определяется процессом конденсации пересыщенных паров углерода на поверхности мишени, что увеличивает поглощательную способность облучённой поверхности мишени и, в результате, возрастает эффективность удаления материала при последующем сканирующем проходе.

Михайлов С.Б., Горный С.Г., Жуков Н.В. «Режимы облучения и фазовый взрыв при абляции стальных мишеней сканирующим пучком импульсного излучения YB:YAG лазера наносекундного диапазона длительности» Физика и химия обработки материалов, 60, № 4, с. 16-25 (2024)

Приведены результаты экспериментов по абляции стальных мишеней сканирующим пучком импульсного излучения лазера наносекундного диапазона длительности. Определены зависимости глубины и энергетической эффективности абляции от плотности мощности в диапазоне плотности мощности q=2·10⁸–7·10⁸ Вт/см². Установлено, что при облучении мишеней из углеродистых сталей в процессе абляции реализуется механизм взрывного вскипания (фазовый взрыв), для характеристики которого введено понятие “силы взрыва” – Pe. Приведены значения Pe, определённые по опубликованным данным для различных материалов. Установлена зависимость глубины абляции от интервала между импульсами и рассмотрены физические процессы, обуславливающие её ход.