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TiAl合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟及组织分析
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TG156.99[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学] TN249[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏南京210016, [2]南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(59975046)和江苏省自然科学基金重点项目(BK2004005)资助课题.
中文摘要:

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限元模型,对激光重熔温度场进行了分析。分析结果表明,当陶瓷涂层厚度较大时,受到陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现完全重熔,根据重熔时作用区温度场分布,可将整个涂层分为重熔区、烧结区和残余等离子体喷涂区;在优化的工艺参数下,采用相对较低的激光重熔功率和较低的扫描速度能够获得厚度较大的重熔区和烧结区。实验结果表明,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小且致密的等轴晶重熔区、烧结区和片层状残余等离子体喷涂区,并且重熔区和烧结区厚度的计算值和实验值吻合较好。

英文摘要:

In order to study the effects of laser remelting on microstructure of composite ceramic coating prepared by plasma spraying, in view of the characteristics of laser remelting, a finite element model for analyzing the transient temperature field of three-dimensional moving laser remelting Al2O3-13 %TiO2 (mass fraction)composite ceramic coating prepared by plasma spraying was established by using the employment of ANSYS parametric design language. The temperature field in the coating and substrate was analyzed. The results show that the ceramic coating cannot be total remelted due to low conductivity of ceramic when the coating is thick enough. According to the distribution of temperature field, the coating can be divided into the remelted zone, the sintered zone and the remained plasma sprayed zone. The thickness of the remelted zone and the sintered zone is larger using a lower laser power and scanning speed under optimum parameters. The experimental results show that the composite ceramic coating forms three different zones after laser remelting, i.e. the remelted zone (fine equiaxed grains structure), the sintered zone and remained plasma-sprayed zone (lamellar-like strueture). The obtained experimental results show a good agreement with the simulation results, which indicates that the established numerical model is correct and reliable.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849