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Fe60脉冲激光熔覆过程中冲击参数的定量评价方法
Applied Physics A ( IF 2.5 ) Pub Date : 2023-01-10 , DOI: 10.1007/s00339-022-06362-7 Chang Li , Junjia Zhao , Xinxue Chen , Xing Han
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更新日期:2023-01-10
Applied Physics A ( IF 2.5 ) Pub Date : 2023-01-10 , DOI: 10.1007/s00339-022-06362-7 Chang Li , Junjia Zhao , Xinxue Chen , Xing Han
脉冲激光熔覆可以间歇性地产生热积累,导致试样内部产生较大的冷却速率和温度梯度,从而获得高致密、高力学性能的涂层。广泛应用于航空航天、国防、钢铁、冶金等领域。脉冲激光熔覆过程是一种非平衡状态的冶金凝固,具有极其复杂的传热、传质和多场相互作用。影响包壳质量的技术参数多种多样且密切相关。因此,脉冲激光熔覆过程中影响参数的定量评价方法显得尤为重要。本文建立了碟片激光器对 Fe60 脉冲激光熔覆三维多场耦合的数值模型。基于CALPHAD方法计算材料的热物理参数,考虑熔池表面张力和浮力之间的相互作用对液态金属流动的影响以及熔池形貌的瞬态变化。此外,还解决了熔覆过程的多物理场问题。在此基础上,重点分析了脉冲占空比、扫描速度、激光能量密度和脉冲频率对多场耦合的影响机理。建立了响应面的包层温度和温度梯度的参数方程,并且进行抽样计算以根据蒙特卡洛方法推导出每个参数的影响的灵敏度。利用 Zeiss-ΣIGMA HD 场发射扫描电子显微镜,我们观察了熔覆层的微观形貌和脉冲轮廓。将数值计算与实际实验进行对比,验证模型的有效性。进行这项研究的目的是为优化熔覆质量提供极好的依据。
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