激光熔覆原位制造复合氧化铝陶瓷涂层应力场研究
Laser & Optoelectronics Progress（2023）
摘要
针对新型铁颗粒增强型氧化铝陶瓷涂层在激光熔覆原位制造过程中的热应力对涂层质量的严重影响,研究了激光诱导反应条件下钛合金表面原位制备单道复合涂层过程中的热力问题.采用代表体积元方法仿真计算该新型涂层的热力学参数.利用生死单元法与内部生热热源相结合的方法建立了激光诱导铝热反应热源模型,分析了不同工艺参数组合下涂层构件热应力分布规律.结果表明:热应力主要集中在涂层及其与基板的结合面处,涂层上沿熔覆方向的拉应力是导致涂层出现横向裂纹的主要原因.由于激光诱导铝热反应,涂层的裂纹以及残余应力随着激光功率和激光扫描速度的增加而增加.在激光功率600 W、扫描速度2 mm/s时,涂层裂纹最少;在扫描速度5 mm/s、激光功率300 W时,残余应力最小.
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