強流脈沖電子束表面合金化的數(shù)值模擬.pdf

1、材料表面改性技術可實現(xiàn)材料表面相結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)或表面成分的改變，從而達到性能優(yōu)化，尤其對于耐磨抗蝕等表面性能的提升具有重要意義。近年來發(fā)展起來的強流脈沖電子束表面合金化，采用脈沖電子束能量注入方式，具有能量利用率高、基體不易變形等特點，整個表面合金化過程在真空室內(nèi)進行，基體清潔度好，可以對基體任意部位實施合金化手段，處理方式靈活便捷。通過表面預涂覆或沉積合金化所需要的物質(zhì)，再經(jīng)電子束轟擊后，基體表面合金化層發(fā)生形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、化學成分等

2、改變，大大改善基體表面性能。
　　已經(jīng)有316L不銹鋼基體上的脈沖電子束表面合金化改性的實驗研究報導。由于脈沖特性，脈沖電子束表面合金化的工藝參數(shù)難以用實驗方法確定。本論文以不銹鋼表面合金化鈦涂層的實驗為背景，模擬了溫度場變化，從而對制備工藝加以指導，主要工作包括:
　　(1)在電子束表面改性三維溫度場理論模型的基礎上，建立帶界面分層表面合金化溫度場理論模型。
　　(2)根據(jù)涂層厚度，確立新的能量沿深度方向的分布函數(shù)，

3、從而得到電子束總的能量分布。
　　(3)從能量密度、涂層元素及涂層厚度三個方面，對316L不銹鋼電子束表面合金化過程產(chǎn)生的溫度場進行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，6 J/cm2能量密度下，單脈沖電子束可以實現(xiàn)1.1μm的Ti涂層和基體表面1μm薄層同時熔化，并在108～109K/s的急劇冷卻速率條件下，快速凝固，實現(xiàn)基體表面合金化;在6 J/cm2能量密度下，單脈沖電子束可實現(xiàn)，2μm的Al涂層和基體表面0.5μm薄層同時熔化，并在107～