激光熔覆镍基合金温度场和应力场数值模拟开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

激光熔覆作为一种先进的表面改性技术，在航空航天、能源、模具等领域有着广泛的应用。

而镍基合金凭借其优异的高温性能、抗腐蚀性能和机械性能，成为激光熔覆的理想材料。

然而，激光熔覆过程中复杂的热-力耦合作用会导致温度场和应力场的剧烈变化，进而影响熔覆层的组织形貌、残余应力和力学性能，甚至产生裂纹等缺陷，限制了其应用。

2. 本选题国内外研究状况综述

激光熔覆技术自问世以来，便受到了国内外学者的广泛关注。

近年来，随着计算机技术的发展，数值模拟方法被越来越多地应用于激光熔覆过程的研究中。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将以镍基合金粉末为材料，采用激光熔覆技术进行试验研究，并利用有限元分析软件进行数值模拟，主要研究内容如下：

1. 主要内容

1.激光熔覆镍基合金温度场和应力场数值模型的建立-基于激光熔覆过程的物理现象，建立描述激光熔覆过程的传热和力学模型。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：
1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解激光熔覆技术、镍基合金材料、温度场和应力场数值模拟等方面的研究现状，为本研究提供理论基础。

2.模型建立阶段：基于激光熔覆过程的物理机制，建立激光熔覆镍基合金温度场和应力场的数学模型。

该模型将考虑激光功率密度分布、材料热物理性能、相变潜热、材料流动等因素的影响。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.模型创新：建立考虑材料熔化、凝固、相变潜热、材料流动等因素的激光熔覆镍基合金温度场和应力场耦合模型，提高模型的准确性和预测精度。

2.方法创新：采用先进的数值模拟方法，对激光熔覆过程进行模拟分析，揭示温度场、应力场、熔池形貌、残余应力等之间的相互关系，为优化工艺参数提供理论依据。

3.应用创新：将数值模拟结果应用于激光熔覆镍基合金工艺参数的优化，提高熔覆层的质量和性能，并将其应用于实际生产中。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 王永杰, 张洪伟, 张博文, 等. 激光熔覆tc4钛合金温度场和残余应力有限元模拟[j]. 激光与红外, 2021, 51(8): 1011-1018.

[2] 李建军, 陈华清, 崔振山, 等. 激光熔覆镍基合金涂层的研究进展[j]. 中国表面工程, 2022, 35(2): 1-14.

[3] 张文涛, 王富耻, 刘红旗, 等. 激光熔覆温度场和流场数值模拟研究进展[j]. 激光技术, 2020, 44(5): 577-585.