在激光熔覆條件下生物陶瓷涂層傳熱和傳質的數(shù)值模擬.pdf

1、本文針對連續(xù)光源激光加熱和預置涂層粉末的具體特點，構造了相應的物理模型。按照有限元加權余量法和Galerkin法的思想，建立了三維溫度場的數(shù)學模型，提出了二維質場的計算關系。利用商用軟件Matlab對TC4基材表面原位合成生物陶瓷涂層的傳熱和傳質過程進行了耦合模擬。 模擬結果表明：激光熔覆原位合成生物陶瓷涂層的最佳工藝為：激光功率分布密度為12.73～15.27Mw/m2，掃描速度為1.05×10-2m/s；升溫時間0.208s

2、，沿光束方向涂層的外表面最高溫度為2481K，涂層界面最高溫度為2178K，熔覆深度為0.5～0.9mm；Ca2+、PO43-在涂層內的傳輸，促進了羥基磷灰石等生物陶瓷的合成，它們向基材遷移的最大距離分別為0.193mm和0.191mm，[Ti]進入涂層的最大距離為0.145mm；Ca2+、PO43-及[Ti]在界面區(qū)域傳質促使發(fā)生復雜的化學反應，導致涂層和基材達到冶金結合。 根據(jù)計算結果，分析了溫度、熔覆深度、界面?zhèn)髻|過程與激