質(zhì)量或物料轉(zhuǎn)移在激光熔覆固化合金成型分析顯微鏡
傳質(zhì)模型
質(zhì)量或物料轉(zhuǎn)移在激光熔覆過(guò)程中起著重要作用。局部組分材料大的
隨機(jī)變化會(huì)加大激光熔覆過(guò)程巾組分控制的難度，并且可能嚴(yán)重影響涂層
材料物理或化學(xué)性能。因此，固化涂層中最好有均勻的溶質(zhì)分布或材料相
分布。當(dāng)使用多種材料進(jìn)行激光熔覆時(shí)，液態(tài)混合物和平均合成物的均勻
性首先取決于材料擴(kuò)散性質(zhì)和程度，以及熔化池中形成的對(duì)流。因此，了
解熔化池中材料重新分布的機(jī)理和特性是理解激光熔覆過(guò)程固化合金成型
的基礎(chǔ)。同時(shí)，也需要考慮凝固過(guò)程中固液交界面的分離現(xiàn)象。尤其是在
高冷卻率(> 104 K/s)的非平衡條件下，溶質(zhì)分布的均勻性極大程度地依賴
于凝固界面分離動(dòng)力學(xué)。激光熔覆過(guò)程質(zhì)量傳輸數(shù)學(xué)模型可以幫助理解相
關(guān)物理現(xiàn)象，并預(yù)估工藝參數(shù)，以期獲得熔化池中多種材料的均勻混合物
、提高固化涂層的溶解度以及了解不同合金元素對(duì)熔化池外形的影響等。
早期激光表面處理建模工作主要關(guān)注基于平衡相變模型的熱傳導(dǎo)和熔
化池的形成問(wèn)題。模型中假設(shè)固／液交界面溫度維持在平衡熔點(diǎn)，這種假
設(shè)忽略了相轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)影響，簡(jiǎn)化為熱量和流體動(dòng)力問(wèn)題的分析，并在此
基礎(chǔ)上建立了采用隱式交替對(duì)角方法求解熔化池中附加物料二維瞬態(tài)對(duì)流
方程的數(shù)值模型。為了簡(jiǎn)化表面邊界條件，假設(shè)熔化池表面為平面。與對(duì)
流相比，擴(kuò)散引起的質(zhì)量傳遞可以忽略，并認(rèn)為加入到熔化池中的粉末可
以在瞬間熔化。
眾所周知，在快速凝固時(shí)，當(dāng)同體生長(zhǎng)速率約為1 m/s量級(jí)或更高時(shí)，
局部平衡將被打破。，推導(dǎo)出非平衡態(tài)分離系數(shù)的表達(dá)式。然后對(duì)激光熔
覆過(guò)程一維加熱和傳質(zhì)模型進(jìn)行了分析。他們用連續(xù)增長(zhǎng)模型求出了控制
方程的解析解，并預(yù)測(cè)了涂層擴(kuò)展后的溶解度。
