鋁合金激光熔覆金屬基復(fù)合材料及數(shù)值模擬.pdf

1、鋁合金由于密度小、塑性好、耐腐蝕性能優(yōu)異、易于加工成形等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但由于其存在強(qiáng)度低、耐磨性差的缺陷，限制了其應(yīng)用范圍。激光熔覆技術(shù)可顯著提高材料表面的綜合性能，目前，在激光熔覆工藝的實(shí)施過(guò)程中主要通過(guò)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定激光加工工藝參數(shù)，鋁合金激光熔覆過(guò)程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬，對(duì)激光輻照工藝參數(shù)的選擇和優(yōu)化具有重要的意義。 本文采用2kW連續(xù)波Nd：YAG激光加工系統(tǒng)，在6061鋁合金表面激光熔覆SiC<,p>/Al金屬

2、基復(fù)合材料，運(yùn)用有限元法，對(duì)激光熔覆過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證。在模擬計(jì)算過(guò)程中材料熱物性隨溫度變化而改變，屬于材料非線性問(wèn)題；選用高斯函數(shù)分布的熱源模型，通過(guò)APDL二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)移動(dòng)熱源的加載和卸載；建立了激光熔覆瞬態(tài)溫度分布數(shù)學(xué)模型，并劃分了合適的網(wǎng)格，解決了熔覆熱源移動(dòng)的數(shù)學(xué)模擬問(wèn)題。通過(guò)改變單元屬性的方法，解決材料的熔化、凝固問(wèn)題。分析了激光加工工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響，系統(tǒng)地論述了激光熔覆過(guò)程的有限元分析理論，并結(jié)

3、合數(shù)值計(jì)算的方法，對(duì)熔覆過(guò)程中產(chǎn)生的溫度場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬研究，提出了基于ANSYS軟件為平臺(tái)的激光熔覆溫度場(chǎng)的模擬分析方法。采用掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀對(duì)606 1鋁合金表面SiC<,p>/Al激光熔覆層的組織、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析檢測(cè)，并針對(duì)具體的模擬結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。 本文建立的三維激光熔覆溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)模擬分析方法，為優(yōu)化鋁合金激光熔覆工藝參數(shù)，提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。研究表明：激光輻照工藝參數(shù)決定了試樣表面峰值溫度以及溫