钛合金表面激光熔覆Ni60A合金涂层熔凝行为的数值模拟与试验验证

为了准确预测同轴送粉激光熔覆过程中熔覆层的几何形貌和动态熔凝行为,利用COMSOL MultiphysicsⒸ软件建立了Ti6Al4V合金表面激光熔覆Ni60A合金涂层过程中多相耦合数值模型,并通过单道激光熔覆试验进行了验证。结果表明,模拟结果与试验实际测量的熔覆层截面宽度、高度、深度及稀释率的偏差率分别为-2.63%、12.19%、4.55%和-1.94%,初步验证了模型预测几何形貌的可靠性。另外,为了探究Ni60A合金涂层的熔凝行为,通过模拟进一步获取了熔池内的温度梯度G和凝固速率R的分布图,并结合熔覆层SEM观察表征,建立了晶粒特性与凝固参数之间的关系,发现晶粒类型(平面晶、柱状晶和等轴晶)主要受温度梯度和凝固界面过冷度的影响,而晶粒尺寸主要受凝固速率控制。