激光改性再制造技术PDF电子书下载

上篇 加工设备篇—激光同轴喷嘴 2

第1章 绪论 2

1.1激光再制造技术 2

1.2送粉方式 3

1.2.1侧向送粉 3

1.2.2同轴送粉 4

1.3同轴送粉喷嘴 5

1.4喷嘴气体流场 6

1.5喷嘴粉末流场 9

参考文献 11

第2章 喷嘴气体保护范围 13

2.1温度场 13

2.1.1物理模型 14

2.1.2热传导方程 15

2.1.3初始条件和边界条件 15

2.1.4激光热源 16

2.1.5相变潜热 17

2.1.6材料的热物性参数 18

2.1.7表面吸收系数 19

2.1.8有限元模型 19

2.1.9结果分析 20

2.2保护范围 21

2.2.1激光功率对保护范围的影响 22

2.2.2扫描速度对保护范围的影响 23

2.2.3保护范围 24

参考文献 24

第3章 喷嘴流场实测方法 25

3.1喷嘴气流PIV实测 25

3.1.1 PIV测速基本原理 25

3.1.2 PIV系统 27

3.1.3喷嘴气体流动系统 29

3.1.4 PIV测试方案 29

3.1.5实测结果 30

3.2喷嘴气流烟雾流动显示 33

3.2.1气体流动系统 34

3.2.2流动显示系统 34

3.2.3侧吹气流系统 34

3.2.4烟雾流动显示方法 35

3.2.5实测结果 36

3.3喷嘴粉末流动 37

3.3.1粉末浓度分析原理 38

3.3.2实测结果 38

参考文献 39

第4章 喷嘴气体流场 40

4.1紊流模型 40

4.2控制方程 41

4.2.1标准k-ε模型 41

4.2.2 RNG k-ε模型 42

4.3计算区域及边界条件 43

4.3.1同轴射流及同轴冲击射流 43

4.3.2工件边缘和侧风 44

4.3.3壁面边界 45

4.4网格划分及数值解法 45

4.4.1网格划分 45

4.4.2数值解法 46

4.5计算模型验证 46

4.5.1同轴射流 46

4.5.2同轴冲击射流 48

4.5.3误差原因分析 51

4.6喷嘴气体流动特征 51

4.6.1同轴射流 51

4.6.2同轴冲击射流 53

4.7气流速度变化对流场稳定性的影响 54

4.8工艺参数对喷嘴气体保护性能的影响 55

4.8.1喷嘴气流速度 56

4.8.2喷嘴距工件表面距离 56

4.8.3工件位置 57

4.8.4侧向气流和喷嘴移动 58

参考文献 59

第5章 喷嘴粉末流场 60

5.1气固两相流模型 60

5.2粉末流模型 61

5.3气固两相流场求解 62

5.3.1气相流场的求解 62

5.3.2粉末颗粒受力分析 63

5.3.3粉末颗粒的紊流扩散 64

5.3.4气相和颗粒相的相互作用 65

5.4金属粉末颗粒特性 66

5.5边界条件及网格划分 68

5.5.1气体-粉末流的边界条件 68

5.5.2网格划分 68

5.5.3 Fluent软件中的假设 69

5.6粉末流场计算模型验证 69

5.7喷嘴结构参数对粉末流参数的影响 72

5.7.1粉末通道锥角 73

5.7.2粉末通道出口宽度 74

5.8送粉参数对粉末流参数的影响 75

5.8.1送粉量 75

5.8.2载气速度 76

5.8.3喷嘴中心及外环气流速度 77

5.9工件形状对粉末流的影响 78

参考文献 80

中篇 改性修理篇——激光梯度去应力改性修理技术 82

第6章 绪论 82

6.1 FGM的概念 83

6.2 FGL的设计 85

6.3 FGL的制备 86

6.4 FGL的性能评价 87

6.5 FGL的应用前景和存在的问题 87

参考文献 88

第7章 FGL物系及结构优化设计 89

7.1 FGL物系设计 89

7.2 FGL结构优化设计 91

7.2.1成分分布及几何模型 92

7.2.2物性参数 93

7.2.3有限元模型 94

7.2.4初始条件和边界条件 94

7.2.5模拟结果分析 96

参考文献 99

第8章 FGL激光直接制备 100

8.1工艺参数设计 100

8.2工艺参数对单道单层质量的影响 102

8.3工艺参数对单道多层质量的影响 103

8.4工艺参数对多道单层质量的影响 103

8.5工艺参数对多道多层质量的影响 105

8.6 FGL的制备 105

参考文献 107

第9章 FGL组织和相结构 108

9.1微观组织 108

9.1.1 FGL单道单层截面形貌 108

9.1.2 FGL微观组织 110

9.1.3凝固过程和晶体结构对增强体TiC生长形态的影响 113

9.2生成相 114

参考文献 116

第10章 FGL性能评价 117

10.1力学性能测试 117

10.2常温耐磨性能测试 118

10.2.1强化机制 119

10.2.2摩擦磨损机制 120

10.3常温腐蚀测试 122

10.3.1 EXCO溶液全浸实验 122

10.3.2在海水溶液中的电化学行为 123

10.4高温腐蚀性能测试 129

10.4.1高温腐蚀动力学 129

10.4.2 XRD相结构分析 131

10.4.3 FGL和Ti600基体腐蚀产物显微结构分析 133

10.4.4高温腐蚀机理分析 134

10.5高温氧化性能测试 140

10.5.1恒温氧化动力学 140

10.5.2 XRD相结构分析 143

10.5.3 FGL和Ti600基体氧化层显微结构分析 145

10.5.4高温氧化机理分析 146

10.6抗热震、热疲劳测试 152

参考文献 155

下篇 控性修理篇——激光定向凝固控性修理技术 158

第11章 绪论 158

11.1定向凝固的晶体学原理 159

11.2定向凝固界面形态 160

11.3定向凝固合金的微观组织及形成机理 163

11.4晶粒定向生长理论计算 164

11.5快速定向凝固技术 165

参考文献 167

第12章 定向凝固熔覆层柱状晶几何参数的影响因素 169

12.1扫描速度对柱状晶几何参数的影响 170

12.1.1影响规律 170

12.1.2关联分析 170

12.2电流对柱状晶几何参数的影响 175

12.2.1影响规律 175

12.2.2关联分析 176

12.3脉宽对柱状晶几何参数的影响 177

12.3.1影响规律 177

12.3.2关联分析 177

12.4频率对柱状晶几何参数的影响 178

12.4.1影响规律 178

12.4.2关联分析 178

12.5定向凝固边界条件 180

12.5.1激光功率密度 180

12.5.2搭接率 182

参考文献 183

第13章 熔覆层组织和结晶取向 185

13.1横向显微组织 185

13.2纵向显微组织 186

13.3三维立体成型 187

第14章 基材结晶方向的影响 189

14.1非择优取向 189

14.2非定向凝固基材 190

第15章 合金元素对熔覆层柱状晶组织的影响 192

15.1 Mo对柱状晶组织的影响 192

15.2 Al对柱状晶组织的影响 194

15.3 Fe对柱状晶组织的影响 195

15.4 Ti对柱状晶组织的影响 196

15.5 W对柱状晶组织的影响 198

15.6关联分析 200