激光熔覆镍基非晶复合涂层温度场与应力场的有限元模拟

摘要： 本文通过激光熔覆工艺在碳钢表面制备了镍基非晶复合涂层。采用ANSYS有限元软件模拟热场与应力分布，其中移动热源和粉末送进通过"单元生死法"建模。分别通过对比熔合线截面形貌与X射线应力测量验证了模拟结果。热场分析表明涂层冷却速率可达10389.15 K/s且由外向内逐渐降低，这促进了非晶相的形成。应力场模拟显示熔覆后涂层处于拉应力状态，纵向应力大于横向应力。涂层沿激光扫描方向产生拉伸塑性变形，导致纵向残余应力。涂层/基体界面处出现较高应力集中，增加了裂纹形成倾向。横向残余应力测试结果与模拟基本一致，而纵向应力实测值接近零（因裂纹形成）与模型预测不符。