不同頻率飛秒激光脈沖序列加工炸藥過程安全性的數值計算

伍俊英，劉嘉錫，楊利軍，李姚江，吳姣姣，陳 朗

（北京理工大學 爆炸科學與技術國家重點實驗室，北京 100081）

1 引言

具有高精度結構的炸藥部件對提升武器的毀傷性能十分重要。由于炸藥自身具有一定的危險性，所以對炸藥進行高安全、高精度的切削加工一直是一個技術難題。飛秒激光加工炸藥技術是利用高功率的飛秒激光，把其聚焦區內的炸藥瞬間變成高溫高壓等離子體來實現對炸藥的燒蝕去除。在飛秒激光加工物質的過程中，加工物質形成等離子體的時間尺度遠小于飛秒激光能量傳遞到被加工區域周圍的時間尺度，因此被加工區域周圍的物質不易受到熱傳導的作用，這使得飛秒激光與物質作用的過程不同于長脈沖激光（皮秒、納秒和毫秒激光），從而從根本上消除了長脈沖激光加工過程中存在的熱影響和熱損傷現象，實現了對材料的“冷加工”［1-3］。與傳統機械加工炸藥技術相比，這種新型的飛秒激光加工炸藥技術能夠對炸藥進行高安全和高精度的切削加工。

國內外學者對飛秒激光加工炸藥進行了很多研究。在實驗方面，Roeske 等［4］采用脈寬為100 fs 的飛秒激光對多種炸藥進行了切割加工，首次證實了飛秒激光安全切割炸藥的可行性。Palmer 等［5］采用飛秒激光對六硝基茋（HNS）藥柱進行了三維精細加工，實驗結果表明，飛秒激光的切割速率會顯著影響炸藥表面的切割質量，切割速率越高，加工表面質量越好。Mcgrane 等［6］利 用 飛 秒 激 光 在 太 安（PETN）、黑 索 今（RDX）和奧克托今（HMX）三種炸藥內部加工形成了孔狀和線狀結構，并采用拉曼光譜技術證實了在加工處沒有發生化學反應?！?br>