高重复率飞秒脉冲辐照对钢材上LIPSS的形貌碎屑堆积和润湿的热积累影响
摘要：高重复率飞秒激光对于在高速处理中延展区域上制造由激光引起的周期表面结构（LIPSS）是必须的。众所周知，工业相关材料，如钢，在重频高于几百kHz时会产生热积累，并且可能会出现显著的碎片再沉积。然而，关于激光重复频率如何影响碎片沉积和最终的LIPSS形态的研究很少。在本研究中，我们对商业钢材上脉冲重复频率从10 kHz到2 MHz的飞秒激光诱导制备低空间频率LIPSS（LSFL）进行了研究。采用扫描电子显微镜（SEM）和μ-Raman光谱表征了激光结构化区域的形态以及再沉积的碎片。为了确定辐照过程中存在热积累的重复率范围，我们开发了一个简单的热积累模型，该模型在一维中解热传导方程，并采用时间上的向前差分和空间上的中心差分（FTCS）方案。水接触角测量证明了热积累和碎片对功能润湿行为的影响。这些发现对于使用高重复率飞秒激光加工金属非常重要，可以确定理想形态、功能和产能的最佳条件。
作者：Camilo Florian, Yasser Fuentes-Edfuf, Evangelos Skoulas, Emmanuel Stratakis, Santiago Sanchez-Cortes, Javier Solis and Jan Siegel
论文ID：2304.13621
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-04-28