一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法，首先定义熔池形状并建立枝晶的形核与生长模型，然后建立溶质分配与扩散模型，最后编写计算机程序，输入合金热物性参数以及各种焊接工艺参数，导入模拟计算软件，进行计算即可得到模拟结果。本模型研究周期短、节能能源，能够模拟镍基合金熔覆层凝固过程中枝晶的生长形貌、溶质浓度分布以及形核基底数、表面换热系数、热输入等参数对枝晶生长的影响，从而对提高镍基合金熔覆层性能起到一定的指导作用。

A numerical simulation method of dendrite growth in laser cladding of nickel base alloy

【技术实现步骤摘要】
一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法
本专利技术属于金属材料激光熔覆数值模拟
，具体涉及一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法。
技术介绍
激光熔覆能够改善工件表面的耐磨性、耐蚀性和抗氧化性等性能，具有可控性好、熔覆层组织致密并且结合强度高、易于实现自动化控制等优点。因此，已经成为了材料表面局部强化的一种有效途径。激光熔覆既能够提高材料表面的性能，使之达到我们使用的要求，又能够节约大量的贵重战略金属原料，既可用于材料表面改性，还可用于材料表面的修复，因此，激光熔覆应用前景十分广阔。激光熔覆过程中会发生各种复杂的现象，传统的实验研究方法不仅费时费力，而且不能直观的再现激光熔覆的具体过程。元胞自动机法作为一种研究凝固过程中各种复杂变化现象的手段，可以清晰地再现激光熔覆过程中产生的各种复杂现象，能够便于我们研究熔覆层的组织结构，从而提高熔覆层的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法，具有帮助科研人员研究镍基合金熔覆层的微观组织结构的特点。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1：定义熔池形状；/n步骤2：建立枝晶形核与生长模型；/n步骤3：建立溶质分配与扩散模型；/n步骤4：模拟计算及结果导出。/n

【技术特征摘要】
1.一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1：定义熔池形状；
步骤2：建立枝晶形核与生长模型；
步骤3：建立溶质分配与扩散模型；
步骤4：模拟计算及结果导出。


2.根据权利要求1所述的一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法，其特征在于，所述步骤1按照以下具体步骤实施：
步骤1.1、建模时，将整个模拟区域分为两个部分，上半部分熔池以外的区域定步骤2.1义为空气，下半部分熔池以外的区域定义为母材；
步骤1.2、上半部分熔池形状可以通过以下公式建立：



步骤1.3、下半部分熔池形状可以通过以下公式建立：



式中：(i,j)为任意一点的坐标；(i1,j1)为上半部分熔池顶部的坐标；(i2,j2)为下半部分熔池底部的坐标。


3.根据权利要求1所述的一种镍基合金激光熔覆过程中枝晶生长数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2按照以下具体步骤实施：
步骤2.1、在某一过冷度ΔT时所形成的晶粒密度n(ΔT)如下式所示：



dn/d(ΔT)的表达式如下：



式中：nmax为非均匀形核密度的最大值；ΔTσ为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，郭宇飞，黄超，郭钊，张立胜，王刚，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61