激光熔覆純金屬微觀組織的相場(chǎng)模擬.pdf

1、激光熔覆技術(shù)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(wú)污染以及無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于模具的修復(fù)與強(qiáng)化、激光直接制造和生物醫(yī)學(xué)制造等領(lǐng)域。但是激光熔覆組織的力學(xué)性能及其裂紋的問題難以控制是困擾激光熔覆技術(shù)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(xué)性能及其裂紋的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)合理的工藝參數(shù)，促進(jìn)激

2、光熔覆的推廣應(yīng)用。
　　 本論文運(yùn)用金屬凝固晶粒形成理論和晶粒相場(chǎng)模擬方法，對(duì)激光熔覆金屬層晶粒形態(tài)、晶粒形成模型及形成機(jī)理進(jìn)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(jī)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(gè)因素，利用傳熱學(xué)理論建立了激光熔覆物理模型，并模擬了不同時(shí)刻的激光熔覆溫度場(chǎng)分布。
　　 2.在激光熔覆溫度場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上，從相場(chǎng)基本原理出發(fā)，綜合分析現(xiàn)有

3、相場(chǎng)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(zhǎng)的相場(chǎng)模型，實(shí)現(xiàn)了外部溫度場(chǎng)與內(nèi)部相場(chǎng)之間的耦合。
　　 3.采用有限差分法對(duì)相場(chǎng)控制方程進(jìn)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(chǎng)以及晶粒生長(zhǎng)的軟件，并模擬了熔池內(nèi)不同位置處的晶粒生長(zhǎng)形態(tài)，結(jié)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(yàn)材料，進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn)，試驗(yàn)證明模擬所得晶粒形貌與