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《激光熔覆鎳基復合涂層有限元模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、分類號______________________________密級______________________________ＵＤＣ______________________________編號______________________________碩士學位論文激光熔覆鎳基復合涂層有限元模擬學位申請人：劉學林學科專業(yè)：材料科學與工程指導教師：趙龍志教授答辯日期獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫的研究成果，也不包含為獲得華東交通大
2、學或其他教育機構的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人簽名_______________日期____________關于論文使用授權的說明本人完全了解華東交通大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留送交論文的復印件，允許論文被查閱和借閱。學校可以公布論文的全部或部分內容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定，本論文無保密內容。本人簽名____________導師簽名__________日期___________摘要激光熔覆鎳基復合涂層有限元模擬摘要鎳基高溫
3、合金具有較高的高溫強度、良好的耐腐蝕和疲勞性能等優(yōu)異綜合性能，因而廣泛應用于航天航空發(fā)動機、艦船和工業(yè)燃氣輪機等大型構建的熱端部件的制備。但鎳基高溫合金成分復雜，容易偏析，形成脆性相，傳統(tǒng)的制備方法限制了該類合金性能的充分發(fā)揮。激光熔覆法具有高能量密度，兼有急熱快冷特點，能夠有效地解決該問題。激光熔覆法容易出現(xiàn)較大的殘余應力，因此如何控制殘余應力是當務之急。目前的實驗手段難于獲取制備過程的溫度場和流場的數(shù)據(jù)，因此通過計算機模擬技術研究激光熔覆過程具有重要意義。本文運用COMSOLMultiphysics軟件對激光熔覆鎳基高溫合金過程進行了研究，建立了四路同軸送粉和熔覆過程
4、模型，得到以下結論：（1）不同的惰性氣體密度和動力粘度系數(shù)差異較大，氣體密度和氣體動力粘度系數(shù)越小，氣體流動速度越大。在氬氣、氮氣、氦氣三種惰性氣體中，氦氣的流動速度最大。粉末流在距送粉頭噴嘴豎直距離14-18.2mm區(qū)域內匯聚性最佳。粉末粒子粒徑在250-300目，載粉氣流量為6-7L/min時，粉末粒子匯聚性最好，粉末粒子在匯聚區(qū)域的流動速度約為3.2m/s。（2）在熔覆過程的前0.7秒內，隨著熔覆時間的增加，熔覆層寬度和熔池深度以及熔池內溫度逐漸增大。0.7秒后，熔覆層幾何形貌和溫度場分布趨于穩(wěn)定，基板與熔覆層組成的系統(tǒng)能量接近守恒，粉末粒子輸送也趨于穩(wěn)定。熔池后端
5、自上而下溫度梯度逐漸增大，但界面形成速度逐漸減小，熔覆層頂層形成晶粒較為細小的等軸晶，熔池底部易形成晶粒尺寸較為粗大的樹枝晶或柱狀晶。通過實驗與模擬數(shù)據(jù)對比，模擬結果與實驗數(shù)據(jù)吻合，熔池形貌、熔池寬度與激光功率變化規(guī)律誤差為5.14%；熔覆層高度隨掃描速度的變化誤差為6.1%。（3）熔池上端流體流動速度較大，且俯視呈對稱雙環(huán)狀，環(huán)上流體流動速度最大，越往內環(huán)中心和熔池邊界流體流動速度越小，環(huán)形后端流動速度較前端大。表面張力溫度系數(shù)為負時，熔池橫切面所在平面左側流體流動方向為逆時針，右側為順時針，熔池縱截面所在平面流體后端流動環(huán)上流體逆時針流動，前端流動環(huán)為順時針流動。即表
6、面張力溫度系數(shù)為負值時，熔池中部流體由下往上流動，當表面張力溫度系數(shù)為正值時，由表面張力溫度系數(shù)與溫度梯度共同作用，熔池中部的流體流動方向將由上往下流動。關鍵詞：激光熔覆，鎳基合金，同軸送粉，溫度場，流場IABSTRACTFiniteElementSimulationofLaserCladdingNickel-baseCompositeCoatingsABSTRACTNickelbasedsuperalloyhasexcellentcomprehensivepropertiessuchashightemperaturestrength,goodcorrosionresis
7、tanceandfatigueperformance.Itiswidelyusedinthepreparationoflargehotendcomponentssuchasaerospaceengine,marineandindustrialgasturbine.Butthecompositionofnickelbasesuperalloyiscomplex,easytosegregateandformbrittlephase.Furthermore,thetraditionalpreparationmethodrestric
