銅質(zhì)基材上脈沖Nd-YAG激光熔覆的研究.pdf

1、本論文針對(duì)在基材銅板表面進(jìn)行熔覆過(guò)程中結(jié)晶生長(zhǎng)的熱源、材料和工藝進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。首先，介紹了激光熔覆技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合銅板表面激光熔覆的實(shí)際需求對(duì)激光器的穩(wěn)定性、輸出特性和工作特性進(jìn)行了理論分析，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以論證，得到相應(yīng)曲線，論證了課題組中自行研制的平均功率千瓦量級(jí)，單脈沖能量10J以上的Nd:YAG固體脈沖激光器適合作為銅板表面激光熔覆的熱源。以暫態(tài)熱傳導(dǎo)方程為依據(jù)，同時(shí)應(yīng)用ANSYS軟件的熱分析功能，對(duì)激光熔覆過(guò)程

2、中的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬，對(duì)比了溫度場(chǎng)和激光束功率密度的分布規(guī)律。根據(jù)哈根-魯本斯方程推導(dǎo)了銅對(duì)激光的吸收率與溫度之間關(guān)系。詳細(xì)分析了銅板在不同溫度下對(duì)波長(zhǎng)為1064nm激光的吸收率，從而得到了激光功率密度關(guān)于溫度(T)和空間(x,y)位置的關(guān)系式，同時(shí)研究了銅板在不同溫度下的導(dǎo)熱率，由此進(jìn)行了溫度場(chǎng)模擬。論證了銅板溫度場(chǎng)與激光束的功率密度分布規(guī)律。
　　粉末是激光熔覆過(guò)程中主要材料。在銅基質(zhì)材料熔覆基礎(chǔ)上，分析了鎳基、鈷基和鐵基三大

3、類自熔性粉末各自不同的特性，總結(jié)了試驗(yàn)中選擇鈷基粉末的原因。根據(jù)該粉末的特性分析兩種不同送粉方式的不同特點(diǎn)。在完成熔覆層的制備以后，對(duì)熔覆層質(zhì)量和性能的檢測(cè)。分析了影響熔覆層質(zhì)量的主要因素，分別為激光光束功率、離焦量（光斑半徑）、移動(dòng)速度，逐一分析了著三個(gè)因素對(duì)熔覆層的具體影響和實(shí)體表征。然后，對(duì)熔覆層從宏觀表面和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和分析，宏觀上檢測(cè)了熔覆層表面的平滑度和有無(wú)氣孔，裂紋等缺陷；在微觀方面主要檢測(cè)了熔覆層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金相分