脉冲激光表面强化数值模拟及热物性参量影响

建立了包含脉冲激光束时空分布、依赖于温度的材料参量、组织演化历史以及多次相变特征在内的脉冲激光表面强化三维有限元模型。针对常热物性和变热物性并考虑相变潜热两种情况,温度场及其演化分别得到了解析解和通用有限元软件的验证,强化区层深和宽度得到了实验验证。研究了材料热物性对强化区的影响,得到了一定范围内强化区层深随材料热物性参量的变化规律,即:热传导系数不变时,强化区层深随热扩散率的增加而增加;比热容不变时,强化区层深随热扩散率的增加而减小;热扩散率一定时,强化区层深随热传导系数和比热容的增加而降低。以球铁、共析钢和中碳钢为例,分析了两种确定材料热物性常数方法,即一定温度范围内的平均值法和选取奥氏体化温度附近参量方法的可行性,研究表明平均值法可以得到较好的结果。