随着全球装备制造业的高速发展,重要机械零部件的工作环境日益复杂,大量机械设备处于高温、高速、重负载和腐蚀环境下运行。在这种极端的工况下,零部件表面不可避免地会出现磨损、腐蚀、疲劳等失效行为。为提高零部件表面性能、延长机械设备的使用寿命,表面强化技术应运而生。其中激光表面强化技术因其能量密度高、低耗能、无污染、基体热变形小、自动化程度高等优点得到了众多研究者与生产者的关注,并被广泛应用于汽轮机叶片、航空发动机叶片、齿轮表面、大型转子轴径轴套等零件的表面强化。激光熔凝是激光表面强化技术中的重要分支,其通过迅速加热与冷却材料表面得到特殊微观组织结构的表面涂层,能够有效的提高金属材料表面综合机械性能。然而在激光熔凝过程中由于空气氛围的影响、材料物理属性随温度变化的巨大差异,容易在熔凝层中出现气孔、裂纹等缺陷。这不但会降低涂层性能,还会缩短涂层服役时间,严重阻碍了激光熔凝技术的进一步发展。针对上述问题,本文设计了一套中频交变磁场发生装置,并将其产生的中频交变磁场作用于铝合金激光熔凝过程,研究中频交变磁场对熔凝层气孔缺陷的影响。(1)首先本文讨论了激光熔凝过程气孔缺陷产生原因,并给出不同磁场作用于导电熔体电磁力的形式,简要分析了交变磁场加速熔池气泡逸出的机理。(2)根据实验室现有感应加热电源,选择了中频交变磁场装置结构形式、铁芯材料并对中频交变磁场装置主要参数进行了设计。(3)并以此为依据建立了中频交变磁场装置COMSOL有限元模型,然后通过COMSOL有限元软件分析了线圈匝数、气隙长度、磁极形状对交变磁场的影响规律,并以此对装置结构参数进行优化调整;同时对优化后的中频交变磁场发生装置进行性能仿真分析,得到了中频交变磁场发生装置磁感应强度分布、温度场分布、试样内部洛伦兹力分布情况。(4)最后按照优化后方案加工制作了中频交变磁场发生装置,并进行了磁场强度及发热量的测试,得到实测结果与仿真结果误差在8%左右。采用所研制的中频交变磁场发生装置进行了中频交变磁场辅助激光熔凝铝合金实验,实验结果表明,在13 kHz、132 mT的交变磁场作用下,铝合金熔凝层中的气孔缺陷减小约80%。