激光熔覆純金屬微觀組織的相場模擬.pdf

1、激光熔覆技術是一種新型的表面改性方法，具有生產(chǎn)效率高、成本低、熱影響區(qū)小、加工表面光潔、基本上無污染以及無噪聲等優(yōu)點，廣泛應用于模具的修復與強化、激光直接制造和生物醫(yī)學制造等領域。但是激光熔覆組織的力學性能及其裂紋的問題難以控制是困擾激光熔覆技術發(fā)展的最大障礙。眾所周知，激光熔覆微觀組織和晶粒形態(tài)決定著熔覆層的性能和零件的使用壽命，因此，掌握熔覆過程中微觀組織的形成規(guī)律有利于控制熔覆層的力學性能及其裂紋的產(chǎn)生，設計合理的工藝參數(shù)，促進激

2、光熔覆的推廣應用。
　　 本論文運用金屬凝固晶粒形成理論和晶粒相場模擬方法，對激光熔覆金屬層晶粒形態(tài)、晶粒形成模型及形成機理進行了研究。完成的主要工作如下：
　　 1.通過研究分析激光熔覆成形的形成機理以及激光熔池形貌特征，研究了建立激光熔覆模型所涉及到的四個因素，利用傳熱學理論建立了激光熔覆物理模型，并模擬了不同時刻的激光熔覆溫度場分布。
　　 2.在激光熔覆溫度場模型的基礎上，從相場基本原理出發(fā)，綜合分析現(xiàn)有

3、相場模型，通過宏微觀耦合模擬方法，建立了一種適用于模擬激光熔覆晶粒生長的相場模型，實現(xiàn)了外部溫度場與內部相場之間的耦合。
　　 3.采用有限差分法對相場控制方程進行了離散，在Microsoft Visual C++6.0軟件上編寫了模擬激光熔覆溫度場以及晶粒生長的軟件，并模擬了熔池內不同位置處的晶粒生長形態(tài)，結果表明熔池中不同位置處晶粒形態(tài)也不同。
　　 4.以純鎳為試驗材料，進行激光熔覆試驗，試驗證明模擬所得晶粒形貌與