激光焊接熔覆微觀結構分析顯微鏡-激光熔覆技術
對于研究新型合金系統和開發新材料工作來說，激光熔覆是一個強有
力的工具。在激光熔覆過程中，掃描激光束會將不同元素混合粉末以及薄
薄的一層基底材料同時熔化。一旦激光束移開，由于熱量快速傳遞給其余
大部分基底，熔化池中物質會凝同。由于具有高冷卻率，故激光處理后的
材料幾乎不發生頻繁地平衡相變，最終達成良好的微觀結構，并且一般會
含有非平衡相和過飽和同溶體
光熔覆建模采用同軸噴粉的激光熔覆技術涉及一系列復雜的物理現象
，比如激光一粉末相互作用、熱傳導、熔化、流體流動和凝固。此外，由
于使用了高功率激光，故會伴隨產生蒸發和等離子體。為了實現對尺寸的
精確控制，首先需要了解各種工藝參數，如激光功率、送粉速率、激光掃
掠速度等，對涂層外形造成的影響。通過測量目標區域溫度冷卻過程數據
，即可預測涂層最終微觀結構。激光焊接后的微觀結構也可通過相同的步
驟來預測。在多組分材料涂層工藝中，在凝固界面合理的溶質分離條件下
，就可以通過求解物質傳輸方程來獲取固化層中溶質濃度的分布情況。
在考慮吹粉流引起激光功率衰減的基礎上，建立了三維瞬態模型。他
們將修正導熱系數計人液態金屬熱毛細管現象，而忽略流體流動影響。通
過熔化池內質量沉積不斷堆積小層，最終形成涂層外形。Zhao等提出了一
個使用三維有限元法建立的準穩態激光熔覆模型。其模型與Hoadley的模型
相似，但重點放在了稀釋率控制上。近來，他們又提出了
一個三維瞬態激光熔覆模型，其中通過能量方程耦合方式徹底解決了流體
流動問題。采用固／液連續介質模型模擬了熔化
和凝同現象，他們采用簡單的指示變量法來不斷修正熔化池自由表面的增
長，而無須精確計算與曲率相關的流體表面形狀。
