Влияние оптических свойств на формирование температурных полей в оксиде алюминия при его нагреве и плавлении концентрированным лазерным излучением

Проведено расчетно-теоретическое исследование роли величины коэффициента поглощения $k_l$ для концентрированного лазерного излучения в формировании поля температуры в процессе нагрева и плавления плоского слоя оксида алюминия. Математическая модель нестационарного совместного радиационно-кондуктивного переноса энергии рассматривает процесс нагрева плоского слоя в строгой постановке с учетом зависимости теплофизических свойств твердой фазы и расплава от температуры, а оптических свойств от температуры и длины волны, включает обобщенный подход к проблеме фазового перехода при плавлении с учетом образования протяженной двухфазной зоны и принимает во внимание абляцию с поверхности расплава. Максимальное время нагрева составляет $100$ с. Величины $k_l$ охватывают диапазон от $200$ см$^{-1}$ до $1000$ см$^{-1}$. Представленные результаты относятся к плотности потока греющего излучения $600$ Вт/см$^2$. Отмечено образование двухфазной зоны в начале плавления, существующей в течение очень короткого промежутка времени. Обнаружены максимумы на зависимостях температуры нагреваемой поверхности от времени, и максимумы на временных зависимостях толщины расплава. По времени они не совпадают, и время их появления зависит от величины $k_l$. Показано, что особенности формирования температурных полей обусловлены как вкладом объемного излучения и поглощения потоков внешнего и собственного излучения, присущим всем полупрозрачным веществам при высоких температурах, так и спецификой оксида алюминия, у которого различие в величинах коэффициента поглощения расплава и твердой фазы в энергетически важной области спектра достигает двух порядков.