激光作用下材料的相变机理与实验研究

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激光钎焊CBN砂轮是利用激光加热实现砂轮基体和CBN磨粒的连接,与其他类型砂轮相比钎焊砂轮的CBN磨粒、合金钎料、基体之间是通过化学冶金结合的,而不是简单的将磨粒机械包裹,因此钎焊砂轮磨粒结合强度高、精度保持较好。但是砂轮焊后变形较大、薄片砂轮形状精度难以控制,而在激光钎焊过程中的组织演变产生的组织应力是影响加工后砂轮变形的一个重要因素,同时组织的改变会影响砂轮的热力学性能,因此对激光钎焊过程中基体、钎料的组织演变进行研究十分必要。为了预测和控制钎焊后砂轮基体的变形,需要研究相关的相变情况及规律。本文利用SYSWELD系列软件,分析了在激光作用下不同工艺参数对相变过程的影响,能够为材料经激光作用后得到理想的性能提供技术工艺基础。本文在现有的研究条件下,主要进行了如下工作:1.通过对SYSWELD软件初步的二次开发,结合实际所用材料的各项性能建立了Q345、45#钢的材料库,对激光加工中经常使用的热源模型函数、传热控制方程、边界条件函数等进行了推导分析,选择了二维高斯热源作为模拟输入热源,限定了模拟时平板试样的边界条件,为后续的有限元仿真分析提供了理论基础。2.利用SYSWELD系列软件对激光作用下平板试样的组织演变进行了仿真模拟,分析了不同激光功率、扫描速度下平板试样在激光扫描路径上的温度分布特性和各相体积率变化情况,以及沿平板厚度方向和表面垂直于扫描方向上不同位置各相的变化规律。3.利用YAG激光机对平板试样进行实验,分析了激光作用后平板试样硬化层宽度、深度和激光扫描速度、激光功率之间的关系,对激光作用后平板试样截面的宏观形貌和显微组织进行了分析。利用CFT-I型材料表面性能综合测试仪对平板试样进行了磨损实验,分析了激光作用后平板试样的抗耐磨性,测试了在不同激光功率和激光扫描速度下平板试样的磨损量,分析了激光工艺参数与磨损量变化之间的规律。
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