近年來,激光毛化技術(shù)迅速發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家電、國防等領(lǐng)域,為國家和企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,但是目前人們對激光毛化成形理論和規(guī)律研究并不是很充分,基于此,為深入了解激光毛化成形機(jī)理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的可控性,對激光毛化成形進(jìn)行數(shù)值模擬與試驗(yàn)探究是很有必要的。本文通過數(shù)值模擬與工藝試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對激光毛化形貌成形機(jī)理和影響規(guī)律進(jìn)行了探究。主要研究內(nèi)容如下:（1）基于激光與金屬材料相互作用理論分析,通過合理簡化假設(shè),采用COMSOL Multiphysics軟件建立了激光毛化成形二維數(shù)值模型,忽略材料氣化影響,重點(diǎn)研究了Marangoni對流系數(shù)的正負(fù)、激光功率和脈沖寬度對毛化形貌成形以及熔池溫度場、流場、形變尺寸的影響規(guī)律,模擬結(jié)果表明:（1）Marangoni對流系數(shù)的正負(fù)是影響毛化形成的主要原因,當(dāng)Marangoni對流系數(shù)為負(fù)數(shù)時,毛化形貌會呈現(xiàn)火山口狀;當(dāng)Marangoni對流系數(shù)為正數(shù)時,毛化形貌會呈現(xiàn)球冠狀。（2）對火山口狀毛化形貌成形過程模擬發(fā)現(xiàn):激光功率或脈寬的增大,毛化形貌成形的幾何尺寸隨之增大,熔池中的對流速度、溫度也隨之增大,熔池內(nèi)的最高溫度出現(xiàn)在... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三種毛化形貌的仿真圖

唯一的方法就是提高脈沖激光的峰值功率[61][62]。化的熔/凝過程分析處理時，在脈沖激光作用下，金屬表層材料與脈沖激光照成熔池，液態(tài)溶質(zhì)在熔池內(nèi)以對流運(yùn)動的形式存在，當(dāng)激屬材料重新冷卻凝固，形成形態(tài)各異、功能各異毛化形貌材料改形改性的雙重功效。在的對流分別為自然對流和 Marangoni 對流，其中自然對理現(xiàn)象，它主要由流體密度隨溫度變化而產(chǎn)生的熱浮力驅(qū)圖 2.1 所示。由于激光束能量呈高斯分布，中間能量高，量逐漸降低，作用到金屬表面后，形成熔池的中心吸收周吸收的能量低，溫度較低，導(dǎo)致中心區(qū)域的液態(tài)溶質(zhì)向四。

0 0圖 2.2 熔池的 Marangoni 對流Figure.2.2 The Marangoni convection of molten pool當(dāng)激光作用結(jié)束后，熔池開始經(jīng)歷冷卻凝固過程，在冷卻凝固的過程中，熔池內(nèi)的流場和溫度場的分布決定著毛化形貌的形狀。2.5 部分氣化現(xiàn)象的產(chǎn)生對毛化成形的影響激光毛化處理時，由于激光能量過高，熔池內(nèi)吸收的激光能量過多，導(dǎo)致熔池內(nèi)溫度升高，達(dá)到材料的氣化閾值，表層金屬材料部分氣化，使得部分材料逃離熔池，造成能量和質(zhì)量損失，一般情況下，激光毛化處理時熔池內(nèi)氣化速率大約是熔融速率的 1%~2%，造成的能量損失很小，可以將其忽略，但氣化的金屬材料分子會在氣—液界面上相互碰撞形成一層 Knudsen 層，如圖 2.3 所示。Knudsen 層外層區(qū)域的蒸氣分子流動速度極快，不斷與熔池表面發(fā)生碰撞，從而對熔池表面形成反沖壓力，進(jìn)而在一定程度影響熔池成形的形狀[63]，最終會對

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3444927