Плавление титана ударной волной, вызванной мощным фемтосекундным лазерным импульсом

Лазерная ковка с помощью ультракоротких лазерных импульсов (УКЛИ) исследуется методами гидродинамического и атомистического моделирования, а также экспериментально. Показано, что в отличие от традиционных наносекундных импульсов, УКЛИ позволяет поднять уровень создаваемых давлений на 2–3 порядка с 1–10 ГПа до 1000 ГПа (1 ТПа). При этом физика явлений меняется принципиально, так как ударные волны (УВ) с давлениями, превышающими объемный модуль сжатия металла, плавят его. Впервые показано, что при давлениях ${\sim}$ 1 ТПа глубина ударного плавления на порядок превышает толщину слоя расплава за счет теплопроводности. Изучено возникновение, распространение и затухание плавящей УВ в титане. Затухание УВ позволяет модифицировать подповерхностный слой, в котором происходит смена режимов плавления от быстрого в УВ-скачке к медленному распространению фронта плавления в хвосте разгрузки за УВ. Экспериментально показано, что при сверхбыстрой кристаллизации расплава формируется твердый слой со структурой, резко отличной от той, которая была до воздействия. Измеренная глубина этого слоя хорошо согласуется с расчетом.