激光熔覆CNTs-Ni復(fù)合涂層晶粒生長CA模擬.pdf

1、激光熔覆工藝技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)先進(jìn)的材料方法之一，碳納米管作為制備復(fù)合材料的一種增強(qiáng)相，以其優(yōu)良的性能越來越受到廣大科研工作者的青睞，為了研究碳納米管對晶粒生長的影響，本文先運(yùn)用Comsol multiphysics軟件耦合熔池流場與保護(hù)氣體流場，模擬熔池在激光加熱過程中的溫度場。然后提取溫度場作為邊界條件對晶粒生長進(jìn)行模擬。采用Matlab矩陣實(shí)驗(yàn)室模擬分析復(fù)合涂層晶粒生長，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。得出結(jié)論如下：
　　（1）液態(tài)金屬在熱

2、傳遞過程中，熔池的對流傳熱起到主導(dǎo)地位，決定了熔池的溫度分布和形狀。不同角度下保護(hù)氣體影響了熔體的對流傳熱機(jī)制，最終形成不同的熔池形貌。當(dāng)保護(hù)氣體入射方向與激光運(yùn)行方向呈銳角時(shí)，保護(hù)氣體改變了熔池流動(dòng)方式，在熔池底部產(chǎn)生渦流，渦流拓寬熔池底部，使得熔池變深；當(dāng)保護(hù)氣體入射方向與激光運(yùn)行方向呈鈍角時(shí)則不會產(chǎn)生這種現(xiàn)象，僅會推動(dòng)原本熔池的流動(dòng)，熔池底部沒有渦流產(chǎn)生，熔深并沒有被拓寬。
　?。?）保護(hù)氣體在入射角度為30°時(shí)，在熔池底部

3、產(chǎn)生較大渦流，通過對流散熱增加了熔池底部的熔寬。與激光加熱呈60°方向時(shí)的熔池壁較為光滑，熔池形貌較好；而與激光加熱呈120°方向的氣體保護(hù)下，熔池底部熔寬較窄。當(dāng)入射角度小于90°時(shí)，氣流從熔池右側(cè)作用，抑制了左側(cè)的對流，左側(cè)的對流或被削弱，或被壓縮為渦流。反之，當(dāng)入射角度大于90°時(shí)，氣流從熔池左側(cè)作用，抑制了右側(cè)的對流。
　?。?）在熔池中心的等軸晶分布區(qū)域，隨著熔池深度的增加，等軸晶平均晶粒尺寸由小變大，這與熔池凝固的過冷