作者：巩春志; 王雪松; 许建平; 吴厚朴; 田修波强流脉冲电子束温度场薄膜数值模拟9cr18
摘要：目的研究辐照过程中电子行为及温度场的分布规律。方法采用束斑直径为60mm，平均能流密度为12J／cm^2，脉冲时间为3us的电子束，对表面有2μm厚TiN涂层的9Cr18轴承钢进行强流脉冲电子束辐照模拟，通过建立Monte-Carlo仿真模型，揭示入射电子的平均分布特性及其辐照过程中不同时刻温度场形态。结果通过仿真电子辐照行为，发现在入射电子能量大于25keV时电子能够穿透TiN层，进入轴承钢基体中。由于两层物质密度差异，导致在二者交界处轴承铜一侧存在电子能量沉积曲线尖峰，入射电子能量大于35keV时峰值已经超过涂层内部能量沉积系数最大值，形成特殊的能量沉积形式。结合对辐照温度场的模拟仿真，结果显示，由于交界线处钢一侧能量沉积量大，加热效率高。内部加热速度比表面更快，减小了二者间的温度梯度。同时由于两层物质存在熔点差异，在控制能量的情况下，可以达到两层交界处轴承钢发生少量熔化，TiN涂层不发生熔化的现象。结论通过控制电子束能量，控制温度场分布形态，实现基体侧熔化，而涂层不发生熔化的特殊改性现象，这为提高涂层膜基结合力提供了新思路。
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