激光熔覆CNTs-Ni復合涂層晶粒生長CA模擬.pdf

1、激光熔覆工藝技術被譽為21世紀先進的材料方法之一，碳納米管作為制備復合材料的一種增強相，以其優(yōu)良的性能越來越受到廣大科研工作者的青睞，為了研究碳納米管對晶粒生長的影響，本文先運用Comsol multiphysics軟件耦合熔池流場與保護氣體流場，模擬熔池在激光加熱過程中的溫度場。然后提取溫度場作為邊界條件對晶粒生長進行模擬。采用Matlab矩陣實驗室模擬分析復合涂層晶粒生長，并進行實驗驗證。得出結論如下：
　?。?）液態(tài)金屬在熱

2、傳遞過程中，熔池的對流傳熱起到主導地位，決定了熔池的溫度分布和形狀。不同角度下保護氣體影響了熔體的對流傳熱機制，最終形成不同的熔池形貌。當保護氣體入射方向與激光運行方向呈銳角時，保護氣體改變了熔池流動方式，在熔池底部產(chǎn)生渦流，渦流拓寬熔池底部，使得熔池變深；當保護氣體入射方向與激光運行方向呈鈍角時則不會產(chǎn)生這種現(xiàn)象，僅會推動原本熔池的流動，熔池底部沒有渦流產(chǎn)生，熔深并沒有被拓寬。
　　（2）保護氣體在入射角度為30°時，在熔池底部

3、產(chǎn)生較大渦流，通過對流散熱增加了熔池底部的熔寬。與激光加熱呈60°方向時的熔池壁較為光滑，熔池形貌較好；而與激光加熱呈120°方向的氣體保護下，熔池底部熔寬較窄。當入射角度小于90°時，氣流從熔池右側作用，抑制了左側的對流，左側的對流或被削弱，或被壓縮為渦流。反之，當入射角度大于90°時，氣流從熔池左側作用，抑制了右側的對流。
　?。?）在熔池中心的等軸晶分布區(qū)域，隨著熔池深度的增加，等軸晶平均晶粒尺寸由小變大，這與熔池凝固的過冷