外加磁场影响激光增材制造Ni45合金的组织与性能

"该文研究了电磁搅拌辅助激光增材制造Ni45合金的过程，通过有限元和有限体积法进行磁-热-流耦合数值分析，探讨外加磁场对凝固组织和性能的影响。实验结果显示，外加磁场能够强化表面张力梯度和浮力耦合引起的强制性环流，增加对流传热，减小激光熔池的温度梯度，提高凝固速率，从而细化合金的凝固组织，提升其硬度和摩擦磨损性能。" 本文详细讨论了在激光增材制造过程中，如何利用电磁搅拌技术改善Ni45合金的微观组织和性能。激光增材制造是一种先进的制造技术，它通过逐层堆积金属粉末来构建复杂的零件。在这个过程中，材料的凝固组织和性能至关重要，因为它们直接影响到最终产品的机械性能。 在激光熔化金属粉末的过程中，引入交变磁场可以显著改变熔池的行为。研究人员运用了有限元和有限体积法进行数值模拟，这是一类数值计算方法，用于解决多物理场（如磁场、热场和流场）的耦合问题。通过这种方法，他们发现外加磁场能增强熔池中的对流传热，这是因为磁场会促使熔池内的流体形成强制性的环流。这种环流有助于均匀化温度分布，减少温度梯度，从而影响凝固速度。 随着磁场强度的增加，对流传热加强，导致激光熔池的温度梯度降低，凝固速率增加。这一变化对凝固组织有重要影响，使得形成的合金组织更加细化。细化的组织通常与更高的机械性能相关，比如硬度和抗磨损性能。实验结果证实了这一点，即在电磁搅拌的作用下，Ni45合金的硬度和摩擦磨损性能得到了显著提升。 此外，文章还提到了关键词“激光技术”、“激光增材制造”、“电磁搅拌”、“数值模拟”、“组织”和“性能”，这些都表明研究涵盖了激光加工的核心技术、材料制造的新方法以及通过模拟和实验相结合的方式优化材料性能的研究策略。 电磁搅拌辅助的激光增材制造技术为改进Ni45合金的微观结构和提升其综合性能提供了一种有效手段，对于未来高精度、高性能零部件的制造具有重要的实践意义。通过深入理解这一过程中的物理机制，可以进一步优化增材制造工艺，实现更高品质的金属零部件制造。