Effects of Powder Feeding Rate on Interaction between Laser Beam and Powder Streamin Laser Cladding Process

A theoretical model was presented to calculate the laser intensity distribution and the particle temperatures at different sites of the workpiece in the laser cladding process By using this model, the effects of the powder feeding rate on the laser intensity distribution and the particle temperatures were inrestigated ,the caleuluted results under the condition of different injection angles were also plotted it is shout that with increasing the injection angle,the laser inuensity distributwons are similar but the peak ralue of the laser intensity decreases simdlaneously the peak ralue of the particle tenperature increases and the disribution of the particle temperatures gets central symmetrical gradually.these tests reslts should be considered in model of laser cladding due to their sub the effects on the dynamic processes in laser molten pool.     

Investigation on laser cladding of MoSi2 powder on steel

The feasibility of the fabrication of coatings for elevated-temperature structural applications by laser cladding MoSi2 pow- der on steel was investigated. A dense and crack-free fine coating, well-bonded with the substrate has been obtained by this technique This coating consists of FeMoSi, Fe2Si and a small amount of MosSi3 due to dilution of the substrate in the coating. The microstructure of the coating is characterized of typical fine dendrites, The dendrites are composed of FeMoSi primary phase, and the interdendritic areas are two eutectic phases of FeMoSi and Fe2Si. The hardness of the coating reaches 845 Hv0.5, 3.7 times larger than that of the steel substrate （180 Hv05）.     

激光熔敷镍基自熔性合金粉末的研制

针对激光熔敷表面处理技术对合金粉末材料性能的要求，分别研究了合金粉末的B含量、Si含量以及B、Si含量配比对激光熔敷的工艺性能、粉末形貌及涂层性能的影响，研制出具有良好的工艺性能和使用性能的激光熔敷用镍基自熔性合金粉末．     

一种新型载气式激光熔敷送粉器

为解决超细粉末的送粉问题，研究一种新型的载气式送粉器，粉末通过粉轮均匀拨送，能在气流作用下经落粉腔分散后流出．选用NiO2C(Ni60)、A12O3-Cr2O3和WC这3种不同料性的超细合金粉末应用该装置进行了气动送粉试验，对送粉器的性能进行了数据测定争界定，并应用上述超细合金粉末进行了激光熔敷试验，获得了理想的效果．     

激光熔覆纳米Al2O3的粉末冶金件的表面组织

运用纳米Al2O3作为粉末冶金件的表面改性材料,通过激光熔覆试验对粉末冶金件进行了表面改性。分析了激光熔覆的凝固过程,运用金相显微镜和扫描电镜对粉末冶金材料的表面改性层组织进行了观察,并对改性层不同组织的形成因素进行了研究。结果表明:熔覆后材料组织分为熔覆层区、界面结合区、基体区。从熔覆层到基体密度呈现由密向疏变化。激光熔覆组织主要受涂层成分及含量、工艺参数、形状控制因子G/υ(温度梯度/凝固速度)的影响,而形状控制因子又决定于工艺参数。当光带矩形光斑尺寸为15mm×2mm时,最佳功率为2.5kW,最佳扫描速度为90mm/min。     

激光熔覆成形技术的研究进展

为了应用能量守恒对同轴送粉激光熔覆中的熔覆层性能进行精确计算,研究了激光束穿过粉末云时能量的衰减现象和衰减规律. 利用流体软件模拟实际喷嘴喷粉的过程,并利用有限元软件模拟激光束穿过粉末云的能量衰减规律,得到了激光-粉末相互作用区域内粉末云质量浓度随\t\t\t\t\tz轴的分布曲线,以及不同激光功率下和不同粉末云质量浓度下,从喷嘴出口到基材之间粉末云对激光衰减率的变化曲线. 结果表明:激光束穿过粉末云的过程中,未到粉末交汇处时光强衰减较弱,汇聚处能量衰减明显. 对衰减率进行定量研究可以很好地用于熔池温度场的精确计算.\t\t\t\t

     

激光熔覆Co基合金应力场的数值模拟

为了分析co基合金熔覆过程的应力场,建立了激光熔覆预置co基合金粉末过程的三维模型,考虑温度变化对热物理参数的影响以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件分析了激光熔覆过程中的应力场,并进行了试验验证。结果表明：通过比较分析扫描速度为5mm／s的涂层获得良好的冶金结合;工件残余应力均为拉应力,且最大值出现在z向距表面约2mm处,最大变形量出现在工件的边缘位置;随扫描速度的增加,工件的残余应力和变形均明显减小,这说明在其它工艺参数一定的前提下,适当降低扫描速度,能有效减小熔覆层的应力集中,获得质量优异的涂层。模拟结果为激光熔覆过程的工业化提供了理论依据。     

基于ANSYS CFX的反应炉燃烧传热数值模拟研究

运用Pro/e 5.0建立反应炉的参数化模型,利用CFD/CAE前处理器ICEM CFD对几何模型进行网格划分,最后在ANSYS CFX12.0中进行燃烧化学反应模拟.采用k-Epsilon模型来模拟湍流流动、涡耗散模型(EDM)模拟燃烧反应过程、离散传输模型模拟辐射传热等,计算得到:完全燃烧火焰形状为沿中心轴线方向传播且轮廓明显、炉内流动在两侧呈现较强的回流、中心形成射流;缺氧燃烧时,无明显火焰,但炉内温度场趋于均匀、流场与前者近似.这对炉内流动与反应过程的研究具有一定参考价值.     

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型，采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布，模拟了一个平板试验件激光再制造过程，其计算结果与文献提供数据比较误差较小，可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数．     

高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

阐述了高炉回旋区运动及反应机理 ,建立了模拟回旋区的三维综合模型 ,模拟了回旋区内物理过程和化学过程 ,得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化 .冷态模拟结果与实验结果基本一致 ,预报的温度分布符合实际工况     

钢板激光多次扫描弯曲成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC．Marc，建立了中厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程的三维弹塑性非线性热力耦合有限元模型．计算了整个激光弯曲成形过程中温度场、应力场和位移场的分布．实时测量了板材自由端一点位移和下表面三点温度随时间的变化．计算结果和实验结果吻合较好．用建立的模型分析了多次扫描过程中随扫描次数增加弯曲增量逐渐减小的原因．为激光弯曲成形工艺的实际应用奠定了理论基础．     

Characterization of Fe3Si-based coatings on low silicon steel by pulsed Nd：YAG laser cladding

The Fe3Si based coating was produced on the Fe-1Si steel surface by a pulsed Nd:YAG (yttrium aluminum garnet) laser. Its phase constitution and microstructure were characterized by using X-ray diffraction (XRD),optical microscope (OM),and field emission scanning electron microscope (FESEM) with associated energy dispersive spectroscopy (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). The hyperfine structure of the coating was studied by Mssbauer spectra (MS) and the magnetic property was also measured at ...     

内置折边扭带圆管内三维流动与传热数值模拟

为研究烟气在内置扭带管内流动和强化传热特性,以螺旋扭带管和折边扭带管为研究对象建立烟气流动与传热三维数值模型,模型中对近壁面采用增强壁面函数法,并考虑低雷诺数和旋转流对湍流黏度的影响。与圆管相比Re=2300～5000内螺旋扭带管Nu提高21%～24％;折边扭带管Nu提高25%～32％。折边扭带管流动阻力ΔP为12～57Pa,比螺旋扭带管ΔP增加10%～18％。折边扭带管传热和流动性能比φ为120%～126％。内置折边扭带管强化传热的原因是具有沿流向以折边长度为周期的增速和减速。     

激光熔覆Al2O3陶瓷涂层组织结构

研究了45钢表面激光熔覆等离子Al2O3陶瓷喷涂层的组织结构、硬度及滑动磨损特性。结果表明，等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层呈层片状，涂层疏松，由α－Al2O3,ZrO2和γ－Al2O3组成。激光熔覆Al2O3陶瓷涂层致密，由α－Al2O3及ZrO2组成。激光熔覆Al2O3涂层硬度较高，滑动磨损时其耐磨性也明显优于等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层。     

送粉激光熔敷耐磨涂层制备工艺与组织结构

采用20%WC作为镍基自熔合金的掺杂增强相，研究了该复合材料在送粉激光熔敷工艺条件下的熔敷层显微组织、显微硬度与熔敷工艺规范间关系，得出了在实验条件下的优化工艺参数：激光功率为2．5kW(光斑离焦量60mm)；扫描速度为2．4mm／s；送粉量为3．0g／min．     

6061铝合金表面激光熔覆温度场的仿真模拟

利用连续波Nd:YAG固体激光在6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末，采用ANSYS有限元软件对6061铝合金激光熔覆过程中热量传递及温度场分布进行模拟，在分析过程中采用三维单元，并考虑了材料热物性的非线性及对流和辐射的边界条件，建立了有限元模型，得出了熔覆过程中试样表面的温度分布模拟图.结果表明，温度场模拟等温线呈椭圆形，在移动热源的前方等温线密集，温度梯度较大，热源后方的等温线稀疏，温度梯度较小，熔池内最高温度与激光扫描速度、光斑半径均成反比，与激光功率成正比.模拟结果为陶瓷金属基复合材料激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据.     

碳钢轴类零件激光熔覆弯曲的定量实验研究

为了得到不同激光熔覆面积下轴弯曲量的变化情况,得到轴类零件激光熔覆弯曲过程的数学模型,得出熔覆面积与轴弯曲程度之间的经验公式,设计了激光熔覆校轴实验.实验在相同熔覆长度和深度下,改变熔覆中心角,即熔覆面积,进行激光熔覆.实验结果表明,在激光熔覆校轴中,轴发生了朝向激光束的弯曲;熔覆层所对中心角小于90（°）时,轴弯曲量与熔覆面积成正比关系,使轴弯曲量达到最大的熔覆层所对中心角为90（°）;同时得到了激光熔覆校轴的数学模型和衡量轴弯曲量的参数,得出轴弯曲量与熔覆面积的经验公式,得出不同位置处轴跳动值的经验公式.通过经验公式计算得出的轴跳动值与实测的轴跳动值拟合良好,最大的误差为0.032 mm,总平均误差为0.001 mm,由此说明抽象出的弯曲数学模型正确,经验公式精度较高.     

激光熔覆铜基自生复合材料设计及其涂层研究

为了提高铝合金的耐磨性，利用铜合金体系存在液相分离现象等冶金性质，在铝合金表面设计了自生铜基复合材料体系，并采用激光熔覆技术对其进行了验证和优化。设计的较理想材料体系为Cu-16Ni-6Fe-8Co-7Mo-4Cr-3Si，由其得到的激光熔覆复合材料中存在大量的自生硬质颗粒增强体，其熔覆涂层具有良好耐磨性，其耐磨性甚至优于汽车发动机缸盖阀门座圈QZ5铸铁合金。     

用CFD对间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟

应用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法，对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设，建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组，编制了三维SIMPLE算法程序.计算出间接蒸发冷却器内的速度场、温度场及浓度场，分析内部流动状态和热力分布.换热器通道间距改变时，计算所得压力梯度与实验测得的数据吻合得较好.这就能够为更加清楚地认识蒸发冷却换热器内复杂的换热机理，对这类换热器的优化设计提供必要的理论依据.     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Ti-C涂层的显微组织和性能

为了提高镁合金的耐磨损性能,使用1kW脉冲激光在镁合金基体上熔覆Al-Ti-C混合粉末(粉末中质量比Ti∶C=1∶1,Al质量分数为20%～40%)。使用的激光能量密度分别为1.67、1.89、2.20、2.65和3.14×109W/m2,扫描速度在0.5～2.5mm/s内变化;对在不同激光工艺参数下获得的熔覆层微观组织进行了观察,并对其硬度和耐磨损性能进行了检测。结果表明:当粉末中Al的质量分数为40%,激光扫描速度为1.0mm/s,激光能量密度为2.20×109W/m2时,表面硬度可达到HV210,耐磨损性能约为未处理表面的4倍左右。