鋼板激光掃描變形及二元粉末激光燒結(jié)過程數(shù)值模擬.pdf

1、本文對(duì)65Mn鋼板表面激光掃描變形和含Al二元粉末體系激光誘導(dǎo)自蔓延燒結(jié)過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬。論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用CO2激光加工機(jī)，按照不同工藝參數(shù)組合對(duì)65Mn鋼板表面進(jìn)行掃描變形實(shí)驗(yàn)，記錄掃描前后鋼板的不平度。分析鋼板激光掃描作用過程，建立了用于表示激光掃描過程的傳熱模型。使用ANSYS有限元分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算得到溫度場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)隨激光功率、掃描速

2、度的變化規(guī)律。結(jié)果表明:掃描速度越小，功率越大，鋼板溫度上升越快，整體溫度越高，溫度梯度越大，變形量越大。鋼板變形量的模擬值與實(shí)驗(yàn)值基本一致。
　　(2)將Ni粉與Al粉按原子比3∶1配比均勻混合，并壓制成坯。采用激光誘導(dǎo)自蔓延技術(shù)制備Ni-Al合金，對(duì)燒結(jié)合金進(jìn)行XRD物相分析和顯微組織表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:燒結(jié)合金上表面產(chǎn)物主要為Ni3Al，組織呈網(wǎng)狀和胞狀。中間面燒結(jié)產(chǎn)物為Ni3Al和NiAl，組織呈網(wǎng)狀和針狀，部分區(qū)域呈胞狀

3、。下表面燒結(jié)產(chǎn)物為NiAl相，組織呈片狀。數(shù)值模擬結(jié)果表明:體系反應(yīng)10s后，上表面溫度最高為1345K，中間面溫度為1137K，下表面溫度最低為1032K。結(jié)合Ni-Al體系激光誘導(dǎo)自蔓延燒結(jié)反應(yīng)熱力學(xué)特點(diǎn)，分析得到上表面、中間面和下表面燒結(jié)產(chǎn)物相組成，與XRD衍射分析結(jié)果一致。
　　(3)將Fe粉與Al粉按原子比2∶3配比均勻混合，并壓制成坯。采用激光誘導(dǎo)自蔓延技術(shù)制備Fe-Al合金，對(duì)燒結(jié)合金進(jìn)行XRD物相分析和顯微組織表征

4、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:燒結(jié)合金上表面產(chǎn)物主要為FeAl，組織呈條狀。中間面燒結(jié)產(chǎn)物為Fe3Al和FeAl，組織呈條狀。下表面燒結(jié)產(chǎn)物為Fe3Al，組織呈胞狀。數(shù)值模擬結(jié)果表明:隨著燒結(jié)時(shí)間的增加，燒結(jié)合金整體溫度都在升高，10s時(shí)上表面溫度最高為1150K，中間面溫度為894.033K，下表面溫度最低為820.979K。通過分析Fe-Al體系激光誘導(dǎo)自蔓延燒結(jié)反應(yīng)熱力學(xué)特點(diǎn)，得到上表面、中間面和下表面燒結(jié)產(chǎn)物相組成，與XRD衍射分析結(jié)果一致。