TC4表面激光熔覆Ni60基涂层温度场热循环特性数值模拟研究

摘要：

目的 确定TC4钛合金激光熔覆的最优工艺参数,研究其热循环特性,分析激光熔覆温度对组织的影响规律.方法 采用3D高斯热源,基于Sysweld软件平台,对TC4钛合金激光熔覆Ni60A-50％Cr3C2粉末过程进行数值模拟仿真,研究温度场云图及其热循环特性,模拟计算激光熔覆最高温度、加热速度和冷却速度,以及熔池最大深度和热影响区宽度,进行激光熔覆实验验证,结合熔覆层显微组织扫描电镜(SEM)图像,研究冷却速度对熔覆层组织的影响.结果 由仿真可知,激光熔覆工艺参数中的光斑直径和送粉速度主要影响熔覆层的高度和宽度,对温度场分布起主要影响作用的是激光功率和扫描速度.激光功率为500 W,扫描速度为4 mm/s时,熔覆层区域熔化完全,与基体结合良好.激光熔覆最高温度为2700℃,最大加热速度约为2200℃/s,最大冷却速度约为1200℃/s,熔池最大深度在0.33～0.66 mm之间,热影响区宽度约为1.2 mm.模拟与实验得到的熔覆层截面形貌基本一致.不同冷却速度得到的熔覆层组织不同,随着冷却速度的降低,显微组织由短小的胞晶和树枝晶逐步转变为柱状晶、胞状晶和平面晶,最终形成淬火态的针状马氏体.结论 最佳工艺参数为:激光功率500 W,扫描速度4 mm/s.冷却速度是影响熔覆层组织的重要因素,仿真模型的正确性及方法 的可行性得到了实验验证.

关键词：激光熔覆、TC4钛合金、Ni60、热循环、显微组织、数值模拟

所属期刊栏目：49

分类号：TG174.4(金属学与热处理)

在线出版日期：2020-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：301-308