[美国激光学会ICALEO? 2015：第34届国际激光材料加工、激光微加工与纳米制造大会 - 美国佐治亚州亚特兰大市（2015年10月18-22日）] 激光与电光应用国际大会 - 电磁复合场对激光熔覆注射中WC颗粒分布的影响

摘要： 激光熔覆注入法常用于在基体表面制备金属基复合材料（MMC）层。在该工艺中，激光束局部熔化基体表层，同时注入增强颗粒材料。为控制LMI层中增强颗粒的分布，可采用电磁复合场辅助激光熔覆注入过程。通过实验与数值方法研究了电磁协同效应对激光熔覆注入中增强颗粒分布的影响。选用球形WC颗粒作为增强相，因其规则形状最接近模拟条件且在熔体流动中具有良好示踪性能。采用扫描电镜结合计算机图像处理技术观测WC颗粒在纵截面上的分布状态，同时通过耦合传热方程、流体力学方程、曳力方程、洛伦兹力方程及相变方程的二维模型，模拟WC颗粒在熔池中的运动轨迹。模拟结果与实验数据吻合良好，证实了电磁协同效应可调控激光熔覆注入中增强颗粒的分布。研究发现：电磁复合场产生的洛伦兹力方向直接影响WC颗粒在LMI层中的分布——当洛伦兹力与重力同向时，绝大多数颗粒富集于熔覆层上部区域；当两者反向时，大部分颗粒则集中于下部区域。