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作者：徐林江;张铭洋;翟春成;蓟思益;胡壮兮;王春明;
单位：华中科技大学材料科学与工程学院;
摘要：纳秒脉冲激光切割技术具有热量集中且精准可控的特点，被认为是精密切割的典型代表性技术之一。为解决核电乏燃料棒解体过程中的外套管剥离时切割深度难以控制的问题，以核电乏燃料棒为实验模型，采用数值模拟技术对纳秒脉冲激光摆动切割核电乏燃料芯棒表层304不锈钢外套管过程进行了研究。研究结果表明，脉冲切割过程分为起始阶段与稳定阶段。起始阶段处于热量积累阶段，此时熔池吸热与散热未达到平衡状态，熔池范围不断扩大。在达到稳定阶段时，熔池不再向两侧扩张，基材受热熔化部分多以蒸发形式排出。在多道扫描的过程中，剥除深度不断加深，且基板继续受到热积累作用而升温，最终逐层剥离以完成核乏燃料棒表层不锈钢的精密切割。研究发现不同的摆动间距会影响切割时的金属剥除量，摆动间距为0.1μm时单次切割金属剥除量比间距为0.2μm更大。实验验证后发现，研究建立的模型能够较好地模拟该纳秒脉冲摆动切割结果。
关键词：纳秒脉冲激光;;激光切割;;304不锈钢;;数值模拟
基金资助：国家重点研发计划资助(2022YFB4603000)
