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摘要
为突破抽油泵内筒材料表面激光熔覆高熵合金容易形成裂纹的技术瓶颈,本研究团队建立了激光熔覆高熵合金热力耦合仿真模型,该模型以材料热物性参数随温度的变化、相变潜热、激光功率和激光扫描速度为主要自变量。仿真结果表明:由于激光熔覆过程具有局部的快速加热和冷却特性,高的温度梯度主要集中在激光熔覆区域及其附近;在激光熔覆高熵合金温度的空间分布非均匀性、激光辐照区域几何结构的非对称性等因素的影响下,x方向的最大残余拉应力大于y方向和z方向的最大残余拉应力;熔覆区域与基体结合区域存在几何结构突变及温度梯度,因此该区域存在应力集中;残余应力的形成与温度梯度、温度高低、结构约束等因素相关,因此,随着激光功率增大,熔覆层内x方向的最大残余应力增大,y方向的最大残余应力先降低后升高,z方向的残余应力增大;随着扫描速度增加,x方向的最大残余应力降低,y方向和z方向的最大残余应力均先升高后降低。随着激光扫描速度增加,在温度降低带来的热膨胀变形减小与非协调变形对应力影响的综合竞争下,最大残余拉应力增大。最后通过试验对仿真模型进行了验证,验证结果证明了模型的正确性。
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