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摘要
为了提高Ti-6Al-4V合金零部件的表面强度及耐热性能,在利用激光熔化后的Ti-6Al-4V材料表面上植入ZrO2陶瓷颗粒。基于CFD计算方法建立了三维瞬态激光植入工艺过程数值分析模型并对部分实验结果进行了验证。该模型根据等效热效应对移动激光热源进行计算,利用VOF方法追踪流体的自由表面。考虑浮力、惯性力、粘性阻力对颗粒运动的影响分析了颗粒在熔池内的运动过程,对比分析了是否添加颗粒2种工况下熔池内的温度场与流场分布。结果表明,颗粒的进入使得熔池内温度场与流场重新分布,流体的流动和熔池的凝固使颗粒分布于不同位置。通过对每100μm深度上熔池不同位置处的颗粒数进行统计发现,熔池中颗粒数从表面到底部先增加后减小。随着激光扫描速率的增加,颗粒最密集位置越来越靠近熔池表面。
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