激光熔覆温度场模拟与测量：红外成像技术的应用

激光熔覆温度场模拟计算和测量（2001年）是一篇探讨高温冶金过程的重要论文，作者从热传导的基本原理出发，详细回顾了当时国内外在激光熔覆温度场建模方面的研究进展。该领域的主要方法包括解析法、有限单元法和有限差分法，这些数值计算方法被广泛用于理解激光与金属表面交互作用时产生的复杂热传递过程。 解析法通常依赖于理论公式，通过精确解析求解来预测温度分布，然而它可能无法完全反映实际情况，特别是当边界条件和非线性效应成为重要因素时。相比之下，有限差分法和有限单元法则通过网格化方法，将复杂的物理问题分解为简单的数学模型，更接近实际过程，但处理边界条件和热物性参数变化时需要更加精细的网格设计。 论文的核心内容在于提出了一种适用于实验的温度场模型，这可能是结合了上述几种方法的优点，旨在减少对实际过程的简化和偏差。为了验证模型的准确性，作者采用了红外热成像技术进行实际测量，这是一种非接触式的高温测量方法，能实时捕捉到Zn-Al合金表面等离子喷涂Al203陶瓷层后激光熔覆过程中表面温度的变化情况。这种技术克服了传统实验测量方法的局限性，能够获取熔池的精确温度分布数据，包括最高温度、单点温度、多点温度等关键参数，从而为优化熔覆工艺提供了宝贵的数据支持。 这篇文章不仅深入探讨了激光熔覆过程中的传热机制，还展示了如何通过数值模拟和现代测量技术相结合，提高对温度场的理解和控制，这对于提高激光熔覆的精度和产品质量具有重要意义。通过这种方法，研究人员能够更好地掌握激光熔覆过程中的关键参数，从而在工程实践中实现更高效的材料改性和复合层制造。