物性参数温度变化下激光熔覆多场耦合模拟与实验

摘要

激光熔覆存在热-弹性-塑性-流体多场耦合变化,影响对流、传热和传质,同时影响凝固过程.因熔池体积小、温度变化梯度大、具有极强的瞬时性,难以用实验方法动态跟踪并揭示多场耦合演变机理.建立了碟片激光器在45号钢基体熔覆Fe60过程三维模型,考虑了粉光作用,熔池表面张力、浮力对液态金属流动的影响,熔覆带形状的瞬时变化,以CALPHAD相图计算法得出基体和粉材的温度变化物性参数,计算得出温度场、流速场的分布与演变规律.计算结果表明:模拟预测得出的激光熔覆形态和凝固组织与通过Zeiss-∑IGMA HD型场发射扫描电镜金相实验结果相吻合.