Математическое моделирование лазерного плавления и испарения многослойных материалов

На примере лазерного переплава 3-слойной мишени Al+Ni+Cr рассматривается применение метода динамической адаптации к решению многофронтовой задачи Стефана с явным выделением фронтов плавления и испарения. С помощью динамической адаптации строятся квазиравномерные расчетные сетки в областях с подвижными границами, характерные размеры которых по ходу решения меняются на несколько порядков. Алгоритм построения сеток учитывает изменяющиеся размеры области и скорости перемещения границ, что обеспечивает автоматическое распределение узлов сетки без применения подгоночных параметров. Математическое моделирование процесса легирования посредством расплава относительно толстой подложки и тонких легирующих пленок показало, что в процессе важную роль играет последовательность нанесения покрытий. Расчеты показали, что если верхним облучаемым слоем оказывается хром, то в силу его теплофизических свойств он может к концу импульса полностью испариться или сублимировать. Ситуацию легко изменить, если легирующие слои расположить по схеме Al+Cr+Ni, согласно которой верхним облучаемым слоем окажется никель, испарение которого протекает менее эффективно. Библ. 20. Фиг. 11. Табл. 1.