316L不锈钢激光-电弧复合焊接中的激光冷却电弧等离子体效应

摘要： 当前激光-等离子体相互作用理论认为，当激光束穿过等离子体时，逆轫致辐射（IB）吸收效应会使等离子体能量（如电子温度）升高。但本文在千瓦级光纤激光-TIG复合焊接中发现了一种有趣的激光冷却电弧等离子体效应（LCAPE）。通过理论建模与实验观测，我们发现在316L不锈钢复合焊接过程中，不同工艺参数下氩等离子体尾部温度均出现超过5000K的降低现象。研究表明该效应由激光诱导金属蒸气引发，其机理主要包括金属蒸气对电弧等离子体的对流冷却作用及辐射增强效应。本发现可拓展激光-等离子体相互作用理论，并为工业领域中等离子体的调控提供理论参考。