[发明专利]一种激光熔覆多组分合金涂层的成分计算方法

摘要

本发明提供了一种激光熔覆多组分合金涂层的成分计算方法，首先初始化计算区域的各参数为基本状态；然后在熔覆计算过程中，根据所需的精度要求设置时间步长，以完成熔覆轨迹所需要的时间除以时间步长作为总求解步数，然后在每一时间步长内进行迭代计算：最后重复迭代计算过程，并持续判断各时间步长内熔池中各组分的浓度场是否趋于稳定，不稳定时，继续迭代计算；稳定时则停止迭代计算，此时迭代计算所得到的结果，即为当前时刻熔池中各组分的浓度值。本发明通过计算机数值模拟预测多组分强化合金的激光熔覆过程中各组分的浓度值，进而达到优化激光熔覆工艺参数的目的。

主权项

1.一种激光熔覆多组分合金涂层的成分计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，初始化计算区域的各参数为基本状态，然后根据预定的要求对工件表面进行熔覆计算；步骤200，在熔覆计算过程中，根据所需的精度要求设置时间步长，以完成熔覆轨迹所需要的时间除以时间步长作为总求解步数，然后在每一时间步长内进行迭代计算，所述迭代计算的过程包括如下四个步骤：步骤201，将当前激光有效功率密度、前一时刻的熔池速度场、材料密度、热导率和对流换热系数导入带对流项的三维热传导方程中，以得到当前时刻熔池的温度场；步骤202，将当前熔池的温度场、前一时刻的熔池速度场、各组分的浓度流、扩散系数、热扩散系数、摩尔分数和摩尔质量导入基于Maxwell‑Stefan扩散模型的多组分混合平均对流扩散方程中，分别得到各组分在熔池中当前时刻的浓度场；步骤203，将温度场和各组分的浓度场，前一时刻的熔池速度场，以及添加至熔池中的各组分的质量流导入Arbitrary Lagrangian‑Eulerian方程，以得到当前熔池上表面在垂直方向上的垂直位移矢量场；步骤204，将温度场和各组分的浓度场，熔池上表面在垂直方向上的垂直位移矢量场，材料密度、粘度导入Navier‑Stokes方程得到当前熔池的速度矢量场；步骤300，重复迭代计算过程，并持续判断各时间步长内熔池中各组分的浓度场是否趋于稳定，不稳定时，继续迭代计算；稳定时则停止迭代计算，此时迭代计算所得到的结果，即为当前时刻熔池中各组分的浓度值。