工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响

针对现有粉末预置方法的不足,提出了一种新的粉末预置方法——压片预置法。采用该方法在基体表面上实现了粉末绿色预置,采用不同工艺参数在横流CO2激光器上扫描预置层制备了激光熔覆涂层。使用光学显微镜和扫描电镜观测了涂层的界面结合情况、稀释率和微观组织,分析了工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响。结果表明:在预置涂层厚度一定的情况下,大的光斑直径有利于基体能量的吸收,从而有利于涂层与基体形成冶金结合;当光斑直径相同时,高能低速有利于涂层与基体结合性能的提高。熔覆层的稀释率以1000W/mm为界随功率密度的增大先增后减,但当功率密度大于1000W/mm时能量有效利用率偏低。此外,随着功率密度的减小,熔覆表层枝晶组织呈现出"胞化"特征。因此,对于压片预置式激光熔覆,应尽可能采用大光斑小功率低扫描速度的工艺参数。

基于ANSYS的压片预置式激光熔覆温度场仿真

根据压片预置式激光熔覆的特点,采用新的折算法——等价厚度折算法取代了麦氏方程折算法,应用ANSYS的参数化设计语言,在综合考虑了材料热物性参数、换热系数、相变潜热等的基础上,建立了压片预置式激光熔覆连续移动三维温度场有限元模型,并进行了相关实验验证。结果表明,模拟计算值和实际测量值,无论在宽度还是深度方向都具有很好的吻合性,说明所建立的温度场计算模型是正确并可靠的,可用于指导压片预置式激光熔覆工艺参数的优化。同时,上述结果也表明,对于气孔率较大的预置涂层,等价厚度折算法比麦氏方程折算法具有更好的适应性。

MCrAlY熔覆粉末单向冷压成形过程的数值分析及验证

利用大型有限元软件MSC.MARC对MCrAlY熔覆粉末单向冷压成形过程进行了数值模拟分析。建立了粉末片压制成形过程的二维有限元模型,确定了MCrAlY熔覆粉末的材料模型、单向冷压成形过程的初始条件和边界条件,获得了粉末单向冷压过程中沿其高度和直径方向位移的变化规律。提出将粉末片最大相对密度作为其理论相对密度,获得了粉末片孔隙度、致密度、相对密度及其高度随压制力的变化关系。基于Matlab对压制后的粉末片进行图像处理,获得了粉末片的实际高度和粉末片上下表面的相对密度,验证了有限元仿真模型的合理性和可靠性。