不同材料激光加热温度场研究摘要： 本文对半无限空间加热（激光加热）温度场分布进行了两个方面的研究，主要分析了不同材料的性质与温度场分布的关系，以及对同一材料激光加热温度场变化的分析，另一方面我们分析了考虑材料相变情况下其温度场分布。关键词 ：半无限空间激光加热温度场 相变随着激光器的不断完善， 激光处理在金属加工工业得到许多方面的应用。不同材料由于具有不同的导温系数， 在激光加热中所产生的温度场分布情况也是不相同的，其分布与材料性质、 加热温度以及加热时间等有关。本次我们主要研究温度场分布与这些因素的内在关系，希望能给激光的更广泛应用带来帮助。一． 一维情况且不考虑相变的固态问题研究1. 问题的提出对于不同材料的激光加热温度场模型研究，限定在一维，且不考虑相变的固态问题。我们需要研究四个方面：（1）在加热时间相同的情况下，不同材料温度场的差异。（2）同一材料，温度场随加热时间的变化。（3）同一材料，不同位置的温度随加热时间的变化。（4）对于不同材料， 如何调整加热时间， 以使不同材料间的温度分布曲线相同。考虑利用 matlab 编程，生成图像来研究以上问题。我们选用 Al 、Cu、Fe 三种材料作为研究对象。2. 数学模型假定有一半无限长金属棒，其初始温度为t 0，在 x=0 处以温度为 t ∞的激光源进行加热，使这一端温度瞬时达到t ∞，假设 λ 不随温度 t 变化，则其温度t 满足：一维温度场方程：22xtat)(ca——热扩散率初始条件：0)0,(txt边界条件：tt),0(满足以上条件的方程解为：)2()(00axerfctttt其中：)(1)(zerfzerfcxdexerf022)(（高斯误差函数）附表：铝、铜、铸铁的热扩散率（a）值3. 编程生成图像（1）在加热时间相同的情况下，不同材料温度场的差异。以铝、铜及铸铁为例，现假定金属棒初始温度CT250，激光加热温度CT600。对三种金属激光加热1min、3min 和 10min 后温度场曲线如下：加热 10min 温度场程序如下结论：加热相同的时间，温度场分布大小关系为：铜>铝>铸铁，说明对于不同金属，其热扩散率越大，加热相同时间温度场也越高；而对于同一种金属，由曲线可知，越靠近加热端，加热时间越长其温度越高。（2）同一材料，温度场随加热时间的变化。以 Fe为研究对象， 加热时间为 1min、3min、10min 时的温度场分布如下：程序如下：结论：加热时间越长， 同一位置的金属棒上各点温度越高；另外随着加热时间的增加，温度场分布曲线越来越平...
