發(fā)布時間：2021-11-19 13:40

　　目的探究超音速激光沉積（SLD）過程中激光輻照溫度和顆粒撞擊速度對Ti-6Al-4V合金結(jié)合界面特征的影響規(guī)律,并通過試驗對數(shù)值模擬結(jié)果進行驗證。方法基于Johnson-cook材料模型,利用ABAQUS2017軟件并采用歐拉-拉格朗日耦合CEL（CoupledEuler-Lagrange）計算模型和Lagrange計算模型,進行Ti-6Al-4V單顆粒和多顆粒的撞擊行為數(shù)值模擬,并結(jié)合超音速激光沉積試驗驗證模擬結(jié)果。采用掃描電鏡（SEM）和光鏡（OM）對涂層的界面結(jié)合特征進行觀察和分析。結(jié)果單顆粒撞擊溫度場模擬結(jié)果表明,當(dāng)激光輻照溫度為1073K時,隨著撞擊速度的增加,顆粒界面結(jié)合溫度不斷升高。當(dāng)撞擊速度為800m/s和900 m/s時,顆粒與基體局部最高溫度分別為1876.7 K和1874.8 K,界面發(fā)生微熔。800 m/s時,顆粒壓縮率為34.3%,扁平率為1.27,有效塑性應(yīng)變?yōu)?.6,基體的凹坑深度為7.88μm,該參數(shù)下的超音速激光沉積涂層界面結(jié)合良好。多顆粒撞擊溫度場模擬結(jié)果表明,當(dāng)撞擊速度為800 m/s時,隨著激光輻照溫度的升高,孔隙逐漸減少。激光輻照溫度為1073... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

不同激光功率對鈦合金涂層孔隙率的影響

采用有限元分析軟件ABAQUS 2017/Explicit動態(tài)分析模塊，建立如圖1a所示的單顆粒三維CEL計算模型（其中顆粒采用歐拉體，基體采用拉格朗日體）和如圖1b所示的多顆粒Lagrange計算模型。CEL模型采用1/2對稱幾何模型，Ti-6Al-4V顆粒采用粒徑為35μm的球形粒子。為保證變形區(qū)的計算精度，取基體高度和半徑為Ti-6Al-4V顆粒半徑的10倍，即基體高度和半徑均為175μm，其中，選取單位類型為熱-力耦合的縮減積分六面體（歐拉）單元（EC3D8RT/C3D8RT）。顆粒和基體都采用均勻細密的六面體（hex）網(wǎng)格，其中顆粒與基體碰撞區(qū)域采用較細的網(wǎng)格，其他區(qū)域采用較大的網(wǎng)格�；w底面為固定約束，對稱邊界采用對稱約束，其余邊界為自由邊界。1.2 試驗設(shè)備、材料和表征方法

試驗所采用的SLD沉積系統(tǒng)原理示意圖見文獻[17]，主要由冷噴涂系統(tǒng)、光纖耦合半導(dǎo)體激光器、機械手臂和氣源供應(yīng)裝置組成。激光器配置紅外高溫儀，用于監(jiān)測和控制沉積區(qū)域的溫度。試驗采用的粉末為氣霧化法制備的Ti-6Al-4V球形顆粒，平均粒徑為35μm，粉末的顯微形貌如圖2所示�；w為軋制態(tài)的Ti-6Al-4V合金，噴涂試驗前，在基體表面進行噴砂、脫脂預(yù)處理。噴涂試驗后采用電火花線切割制取涂層的截面金相試樣，并用掃描電子顯微鏡（SEM）和光學(xué)顯微鏡（OM）對涂層內(nèi)部的顆粒界面結(jié)合特征進行觀察和分析。2 結(jié)果與討論

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]金屬基復(fù)合材料WC/SS316L超音速激光沉積行為及電化學(xué)失效機理[J]. 金琰,李波,張欣,吳麗娟,張群莉,姚建華,劉蓉.  中國激光. 2018(01)
[4]冷噴涂TC4涂層臨界沉積速度計算及制備涂層性能研究[J]. 靳磊,崔向中,丁元法,張嵐,蘇向東.  表面技術(shù). 2017(08)
[5]Influence of α/β interface phase on the tensile properties of laser cladding deposited Ti–6Al–4V titanium alloy[J]. Zhuang Zhao,Jing Chen,Shuai Guo,Hua Tan,Xin Lin,Weidong Huang.  Journal of Materials Science & Technology. 2017(07)
[6]基于冷噴涂制備ZrC摻雜NiAl熱障涂層粘結(jié)層[J]. 謝瑞廣,李長久,崔紅.  表面技術(shù). 2016(10)
[7]冷噴涂特性[J]. 李文亞,李長久.  中國表面工程. 2002(01)

博士論文
[1]冷噴涂粉末粒子加速行為及沉積機理的研究[D]. 殷碩.大連理工大學(xué) 2012



本文編號：3505159