304LN表面沉积异质合金过程多组元传输行为数值模拟OA北大核心CSTPCD

目的探究在304LN不锈钢表面上激光沉积Stellite 6合金过程中的多元素传输机制。方法采用流体体积法VOF(Volume of Fluid),建立气-液两相传热传质激光沉积模型。模型中使用改进VOF法对熔池表面进行追踪,结合多组分传输模型与熔凝杠杆原则(Lever Rule),对异质材料熔覆界面的多元素传输进行模拟,采用扫描电子显微镜(SEM)与能谱仪(EDS)观察组织结构和元素分布,对比模拟结果分析多组沉积层宏观形貌和元素分布特征。结果沉积过程中,熔池的流动与材料导热对温度的传输起着重要作用,前端对流不断地将已熔化的基材金属运输至熔池中部,后端对流则将卷积的Fe元素和Co元素进一步混合。最终沉积层的宏观形貌平均误差为2.67%,主要元素Fe、Co、Cr的质量分数误差分别为0.64%、1.27%、0.31%。结论Fe元素浓度整体区域分布相对均匀,但在沉积层底部,Fe元素浓度迅速升高,Co元素浓度随沉积深度加深逐渐降低,Cr元素在沉积层中部富集的分布特性。该优化后的模型可以准确模拟异质合金沉积过程中的温度场、流场与质量传输过程。