質(zhì)量或物料轉(zhuǎn)移在激光熔覆固化合金成型分析顯微鏡

  傳質(zhì)模型
  質(zhì)量或物料轉(zhuǎn)移在激光熔覆過程中起著重要作用。局部組分材料大的
隨機(jī)變化會加大激光熔覆過程巾組分控制的難度，并且可能嚴(yán)重影響涂層
材料物理或化學(xué)性能。因此，固化涂層中最好有均勻的溶質(zhì)分布或材料相
分布。當(dāng)使用多種材料進(jìn)行激光熔覆時，液態(tài)混合物和平均合成物的均勻
性首先取決于材料擴(kuò)散性質(zhì)和程度，以及熔化池中形成的對流。因此，了
解熔化池中材料重新分布的機(jī)理和特性是理解激光熔覆過程固化合金成型
的基礎(chǔ)。同時，也需要考慮凝固過程中固液交界面的分離現(xiàn)象。尤其是在
高冷卻率( 104 K/s)的非平衡條件下，溶質(zhì)分布的均勻性極大程度地依賴
于凝固界面分離動力學(xué)。激光熔覆過程質(zhì)量傳輸數(shù)學(xué)模型可以幫助理解相
關(guān)物理現(xiàn)象，并預(yù)估工藝參數(shù)，以期獲得熔化池中多種材料的均勻混合物
、提高固化涂層的溶解度以及了解不同合金元素對熔化池外形的影響等。
  早期激光表面處理建模工作主要關(guān)注基于平衡相變模型的熱傳導(dǎo)和熔
化池的形成問題。模型中假設(shè)固／液交界面溫度維持在平衡熔點，這種假
設(shè)忽略了相轉(zhuǎn)變動力學(xué)影響，簡化為熱量和流體動力問題的分析，并在此
基礎(chǔ)上建立了采用隱式交替對角方法求解熔化池中附加物料二維瞬態(tài)對流
方程的數(shù)值模型。為了簡化表面邊界條件，假設(shè)熔化池表面為平面。與對
流相比，擴(kuò)散引起的質(zhì)量傳遞可以忽略，并認(rèn)為加入到熔化池中的粉末可
以在瞬間熔化。
  眾所周知，在快速凝固時，當(dāng)同體生長速率約為1 m/s量級或更高時，
局部平衡將被打破。，推導(dǎo)出非平衡態(tài)分離系數(shù)的表達(dá)式。然后對激光熔
覆過程一維加熱和傳質(zhì)模型進(jìn)行了分析。他們用連續(xù)增長模型求出了控制
方程的解析解，并預(yù)測了涂層擴(kuò)展后的溶解度。

(本文由上海光學(xué)儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復(fù)制http://www.sgaaa.com)