261 / 2021-04-19 16:19:04

数值模拟和稀土调控改性结合优化铝合金表面激光熔覆

激光熔覆；数值模拟；温度场；应力场；稀土调控；铝合金

摘 要：目的 改善铝合金激光熔覆后强化层的缺陷，丰富铝合金表面激光熔覆裂纹形成机理及防止措施的基础理论。方法 将优化激光熔覆的工艺参数和稀土调控改性相结合，通过ANSYS 14.0有限元分析软件，对6063铝合金表面激光熔覆制备Ni60合金强化层的过程进行温度场和应力场的数值模拟，从而为铝合金激光熔覆的工艺参数优化提供参考，并通过实验对工艺参数进行了优化。然后在6063铝合金表面，采用优化的最佳工艺参数激光熔覆Ni60+稀土Y₂O₃的合金粉末，研究不同稀土含量对强化层的影响，获得最佳的稀土含量，探讨激光熔覆裂纹形成机理和防控措施。结果 通过有限元模拟，优化激光熔覆工艺参数后，制备不同稀土含量的铝合金强化层。未加入稀土时，Ni60强化层中出现大量的气孔和裂纹；当稀土含量少于4%时，强化层的气孔和裂纹数量随稀土含量增加而减少；稀土含量为4%-5%时，强化层厚度达到1000 μm，截面形貌无明显气孔、裂纹，截面形貌较好；当稀土含量超过5%时，气孔和开裂现象增加；通过对强化层残余应力模拟分析，铝合金激光熔覆裂强化层开裂的形成机理为凝固裂纹和液化裂纹。结论 将有限元数值模拟优化激光熔覆的工艺参数和稀土调控改性结合起来，可以很好的改善铝合金表面激光强化层开裂的问题。