镍基合金激光熔覆传热传质数值模拟

发布时间：2023-02-12 10:43

　　大型舰船以及海洋钻采设备由于长期处于盐度较高的海洋环境中,腐蚀极为严重,腐蚀不但能够降低海洋装备结构的强度,缩短海洋装备寿命,还会影响作业性能和作业安全,因此寻求有效的腐蚀控制方法是我国工业发展关注的重要问题。镍基高温合金凭借其耐高温、耐腐蚀、耐复杂应力等性能,在制作涡轮发动机工作叶片、导向叶片、飞机发动机以及工业用燃气轮机等高温零部件方面具有广泛的适用性。激光熔覆对于镍基高温耐蚀合金的制造具有独特优势,不仅能够缩短生产时间、降低生产成本,还能优先考虑功能设计。非常适用于成型制造航空发动机及燃气机轮中喷嘴、叶片、燃烧室等热段部件以及航天飞行器、火箭发动机等复杂零件。目前,镍基高温合金成型过程中的微观组织及元素成分控制是限制激光熔覆制备镍基合金进一步发展的关键,而这两方面问题都与熔池中传热传质现象有关,如何理解和调控熔池内复杂热物理过程,是目前研究的主要趋势,也是进一步预测及控制激光熔覆制备的镍基高温合金零件的微观组织和力学性能的基础与前提。在实际工业生产中,激光光斑对生产效率和熔覆层的凝固参数有着较大的影响。因此,本文主要包括两个研究内容:首先,本文主要讨论圆形光斑激光熔覆过程中的熔池...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光熔覆技术
    1.3 激光熔覆数值模拟
    1.4 激光熔覆工艺存在的问题
    1.5 本文研究内容
    1.6 本课题研究方法及结构安排
2 计算流体力学
    2.1 引言
    2.2 流体分类
    2.3 流体控制方程
    2.4 本章小结
3 实验系统及材料
    3.1 激光熔覆实验系统
    3.2 实验材料
    3.3 激光熔覆实验设计及工艺参数
    3.4 微观组织分析及合金元素分析
    3.5 本章小结
4 圆形光斑激光熔覆模拟数值模型
    4.1 引言
    4.2 物理模型
    4.3 几何模型及网格划分
    4.4 基本假设
    4.5 计算域控制方程
    4.6 三维热源模型
    4.7 边界条件
    4.8 材料热物性计算
    4.9 粉末材料凝固融化属性
    4.10 本章小结
5 圆形光斑激光熔覆温度场及流场模拟结果及讨论
    5.1 引言
    5.2 扫描速度对熔池温度场的影响
    5.3 圆形光斑镍基合金激光熔覆熔池温度场及流场
    5.4 凝固参数对熔覆层微观组织演变的影响
    5.5 本章小结
6 矩形光斑激光熔覆过程中的有限元模拟
    6.1 有限元简介
    6.2 有限元模型前处理
    6.3 基于矩形光斑的激光熔覆温度场模拟
    6.4 本章小结
7 总结和展望
    7.1 本文总结
    7.2 工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3740956