1 上海理工大学机械工程学院，上海 200093
2 上海航天设备制造总厂有限公司，上海 200245
面向航天领域极端复杂工况，Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而，两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺，在富氧环境下开展了组分梯度过渡的Ti6Al4V/NiTi合金的原位制备，并在此基础上通过等能量密度成形法和基板热管理，实现了Ti6Al4V/NiTi异质材料的一体化沉积成形，分析了过渡区界面组织的演化规律。扫描电镜和能谱分析结果表明：经组分梯度优化后，梯度层界面之间呈良好的冶金结合；随着NiTi组分逐渐增加，从Ti6Al4V区到NiTi区，相组成演变为α-Ti+β-Ti→α-Ti+NiTi2→NiTi2→NiTi2+NiTi→NiTi→NiTi+Ni3Ti。梯度过渡区的显微硬度从Ti6Al4V区的343 HV±13 HV变化到NiTi区的275 HV±10 HV，40%Ti6Al4V+60%NiTi区域由于NiTi2强化相的析出而具有最高的硬度值，硬度值为576 HV±5 HV。
激光熔化沉积 异质功能材料 原位梯度增材制造 界面组织 等能量密度成形 中国激光
2024, 51(10): 1002313
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院，北京 100088
靶点激光焦斑的偏振匀滑是激光聚变驱动器的关键技术。建立数学模型，对会聚光束中的偏振匀滑进行理论分析。指出该技术在光束远场纵向的匀滑效果，推导激光远场横向分离量和纵向分离量分别与偏振匀滑晶体厚度和倾斜角度的关系。通过数值模拟，给出了激光远场焦斑形态参数与晶体参数之间的关系曲线。结果表明，当晶体厚度和偏转角度取特定范围时，焦斑可以得到最佳的匀滑效果。
激光聚变装置 惯性约束聚变 偏振匀滑 焦斑整形 会聚光束 光学学报
2023, 43(20): 2014001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室，四川 绵阳 621900
提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D3He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别，结合诊断系统排布，可以快速获取激光聚变反应产生的D3He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D2和3He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×109的初级D3He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D3He质子源能谱和产额信息，从而更加及时地指导实验的开展。
激光聚变 内爆 质子能谱 在线诊断 laser fusion implosion proton spectrum online diagnosis 强激光与粒子束
2022, 34(5): 052001
湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南 长沙 410082
以DP590双相钢、6016铝合金为研究材料，通过“钢在上部、铝在下部”的搭接模式，进行了激光深熔焊接试验，比较了两者之间添加Ti粉前后接头组织以及性能的改变。结果显示，在气流为15 L/min的Ar气保护氛围下，当离焦量为+1.0 mm，1600 W的激光束以35 mm/s的速度焊接时，添加Ti粉得到的焊缝成形质量较优，线载荷的平均值为110 N/mm，并且相比于未加粉末情况下增大了10%；加入Ti粉可以细化晶粒，同时在焊接过程中，Ti元素大部分会扩散到液态铝附近，并与Fe发生反应得到延性相Fe2Ti，进而提高接头性能。
材料 激光熔焊 钢/铝 添加Ti粉 冶金反应 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0314007
Author Affiliations
Abstract
1 Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
2 Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100088, China
3 No.34 Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Guilin 541004, China
Utilizing polarization maintaining photonic crystal fiber (PM-PCF) with the low temperature coefficient of birefringence, a two-dimensional tunable and temperature-insensitive Lyot filter aiming to compensate the frequency modulation to amplitude modulation (FM-to-AM) conversion in high power laser facility is demonstrated. The Jones matrix is applied to analyze the relationship between optical characteristics of the filter and physical parameters (including amplitude ratio, phase delay, and susceptibility of the birefringence to temperature) of the polarization optical field. Both the transmission peak wavelength and extinction ratio of the spectral transmission are able to be changed simultaneously, hence, it shows more efficient FM-to-AM compensation ability. Besides, the transmission peak shift is about 18 pm/℃ with the PM-PCF configuration, which is about two orders of magnitude less than the normal polarization maintaining fiber (PMF) configuration. The demonstrated filter presents a practical application potential in large scale laser driven facility.
Laser fusion optical fiber devices frequency modulation birefringence optical filters Photonic Sensors
2021, 11(3): 325
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体重点实验室，四川 绵阳 621999
2 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室，四川 绵阳 621010
3 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100088
动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点，有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差。间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂，在局域的高温低密度区域，粒子的非平衡效应开始变得显著，可能会间接影响内爆性能。对ICF领域动理学效应的概念和部分进展做了简要综述。
激光聚变 动理学效应 非平衡 laser fusion kinetic effect thermal non-equilibrium 强激光与粒子束
2021, 33(1): 012004
1 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
2 北京大学 应用物理与技术研究中心 高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室工学院，北京 100871
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所，上海 201800
5 中国矿业大学（北京），北京 100083
6 中国海洋大学 数学科学学院，山东 青岛 266100
7 安徽大学 物理与材料科学学院，合肥 230039
激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题，因而受到国际社会的普遍重视，一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍（属于内禀困难）是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制，对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科，同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题，高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外，流体力学不稳定性及其引起的湍流混合，还是天体物理现象（如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸）中的重要过程，涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展，梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性，在大量分解和综合物理研究基础上，凝练出了目前制约美国国家点火装置（NIF）内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来，总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后，展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制，以及聚变靶物理研究与设计，注重理论探索和实验研究相结合，近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果，有力地推动了该研究方向在国内的发展。
激光聚变 惯性约束聚变 流体力学不稳定性 高能量密度物理 非线性流动 辐射流体力学 内爆物理 laser fusion inertial confinement fusion hydrodynamic instability high-energy-density physics nonlinear flow radiation hydrodynamics implosion physics 强激光与粒子束
2021, 33(1): 012001
强激光与粒子束
2021, 33(1): 012007
强激光与粒子束
2020, 32(12): 121007
强激光与粒子束
2020, 32(11): 112005
