激光熔凝和激光熔覆的数学模型及数值分析.pdf 全文

  本文关键词：激光熔凝和激光熔覆的数学模型及数值分析，，由笔耕文化传播整理发布。

西北工业大学 博士学位论文 激光熔凝和激光熔覆的数学模型及数值分析 姓名:刘振侠 申请学位级别:博士 专业:材料加工工程 指导教师:黄卫东 20030701刘振侠 激光搭凝和激光熔覆的数学模型及数值模拟 摘要 激光熔覆是一种先进的表面改性技术,它是在被熔覆的基体上以不同的方式 放置选择的涂层材料,通过激光辐照使之和基体表面熔化,经过快速凝固形成低 稀释度的与基体呈冶金结合的表面涂层,从而改善材料的表面性能。这是一项发 展非常迅猛且具有广泛应用前景的材料加工新技术。本文的研究对象是同步送粉 激光熔覆。同步送粉激光熔覆实际上是激光、熔覆材料和基体三者之间相互作用 的过程,其中激光与基体,激光与熔覆材料粉末颗粒的相互作用是激光熔覆的两 大关键。本文针对激光熔覆这两大过程进行了理论模型和数值分析研究,并进行 了相应的实验研究。 本文的主要工作如下: 、建立了对流一扩散,固一液相变统一的瞬态三维移动光源的激光熔凝数 学模型。 、建立和发展了针对该数学模型通用形式控制方程组的固定网格数值解法。 、建立了激光熔凝和激光熔覆阈值条件计算方法和熔覆材料粉末流对激光 束遮光率的模型。 、建立了熔覆材料粉末颗粒穿越激光束温升的数学模型并进行了计算分析。 、对激光熔凝和激光熔覆过程中所涉及的相关问题及影响因素进行深入系 统的理论分析,数值分析和实验研究。对各种工艺参数对激光熔覆的影响规律进 行了总结。 、进行了激光熔凝实验和激光熔覆过程微距连续拍摄实验。 本文通过数值分析和实验研究得到以下主要结论: 一、激光与基体的相互作用: 包括激光熔凝和激光熔凝的闽值条件 、浮力驱动熔池中液态金属的自然对流,从横切面看在熔池

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