基本信息
雷射改性再製造技術
作者：崔愛永、胡芳友 等著
出版日期：2018年1月
書號：978-7-122-30788-0
開本：B5 710×1000 1/16
裝幀：平
版次：1版1次
頁數：202頁
內容簡介
本書以作者團隊長期的科研成果為基礎，系統闡述了同軸送粉噴嘴的氣體流場和粉末流場，噴嘴氣流速率、噴嘴距工件表面距離、工件位置、側風速度（噴嘴移動速度）對噴嘴氣體保護效果的影響，噴嘴結構（粉末通道錐角、粉末通道出口寬度）參數和送粉參數（送粉量、氣流速度）對粉末濃度分布的影響；闡述了雷射熔覆定向凝固理論與工藝；闡述了雷射梯度改性去應力技術。本書為雷射改性再製造技術在航空乃至民用原位修理領域的套用做出理論和實踐探索。
本書對於從事雷射加工技術套用和研究、材料加工成形、工程維修等領域的工程技術人員及高等院校師生有較強的參考價值。
目錄信息
上篇加工設備篇——雷射同軸噴嘴
第1章緒論2
1.1雷射再製造技術2
1.2送粉方式3
1.2.1側向送粉3
1.2.2同軸送粉4
1.3同軸送粉噴嘴5
1.4噴嘴氣體流場6
1.5噴嘴粉末流場9
參考文獻11
第2章噴嘴氣體保護範圍13
2.1溫度場13
2.1.1物理模型14
2.1.2熱傳導方程15
2.1.3初始條件和邊界條件15
2.1.4雷射熱源16
2.1.5相變潛熱17
2.1.6材料的熱物性參數18
2.1.7表面吸收係數19
2.1.8有限元模型19
2.1.9結果分析20
2.2保護範圍21
2.2.1雷射功率對保護範圍的影響22
2.2.2掃描速度對保護範圍的影響23
2.2.3保護範圍24
參考文獻24
第3章噴嘴流場實測方法25
3.1噴嘴氣流PIV實測25
3.1.1PIV測速基本原理25
3.1.2PIV系統27
3.1.3噴嘴氣體流動系統29
3.1.4PIV測試方案29
3.1.5實測結果30
3.2噴嘴氣流煙霧流動顯示33
3.2.1氣體流動系統34
3.2.2流動顯示系統34
3.2.3側吹氣流系統34
3.2.4煙霧流動顯示方法35
3.2.5實測結果36
3.3噴嘴粉末流動37
3.3.1粉末濃度分析原理38
3.3.2實測結果38
參考文獻39
第4章噴嘴氣體流場40
4.1紊流模型40
4.2控制方程41
4.2.1標準k-ε模型41
4.2.2RNG k-ε模型42
4.3計算區域及邊界條件43
4.3.1同軸射流及同軸衝擊射流43
4.3.2工件邊緣和側風44
4.3.3壁面邊界45
4.4格線劃分及數值解法45
4.4.1格線劃分45
4.4.2數值解法46
4.5計算模型驗證46
4.5.1同軸射流46
4.5.2同軸衝擊射流48
4.5.3誤差原因分析51
4.6噴嘴氣體流動特徵51
4.6.1同軸射流51
4.6.2同軸衝擊射流53
4.7氣流速度變化對流場穩定性的影響54
4.8工藝參數對噴嘴氣體保護性能的影響55
4.8.1噴嘴氣流速度56
4.8.2噴嘴距工件表面距離56
4.8.3工件位置57
4.8.4側向氣流和噴嘴移動58
參考文獻59
第5章噴嘴粉末流場60
5.1氣固兩相流模型60
5.2粉末流模型61
5.3氣固兩相流場求解62
5.3.1氣相流場的求解62
5.3.2粉末顆粒受力分析63
5.3.3粉末顆粒的紊流擴散64
5.3.4氣相和顆粒相的相互作用65
5.4金屬粉末顆粒特性66
5.5邊界條件及格線劃分68
5.5.1氣體-粉末流的邊界條件68
5.5.2格線劃分68
5.5.3Fluent軟體中的假設69
5.6粉末流場計算模型驗證69
5.7噴嘴結構參數對粉末流參數的影響72
5.7.1粉末通道錐角73
5.7.2粉末通道出口寬度74
5.8送粉參數對粉末流參數的影響75
5.8.1送粉量75
5.8.2載氣速度76
5.8.3噴嘴中心及外環氣流速度77
5.9工件形狀對粉末流的影響78
參考文獻80
中篇改性修理篇——雷射梯度去應力改性修理技術
第6章緒論82
6.1FGM的概念83
6.2FGL的設計85
6.3FGL的製備86
6.4FGL的性能評價87
6.5FGL的套用前景和存在的問題87
參考文獻88
第7章FGL物系及結構最佳化設計89
7.1FGL物系設計89
7.2FGL結構最佳化設計91
7.2.1成分分布及幾何模型92
7.2.2物性參數93
7.2.3有限元模型94
7.2.4初始條件和邊界條件94
7.2.5模擬結果分析96
參考文獻99
第8章FGL雷射直接製備100
8.1工藝參數設計100
8.2工藝參數對單道單層質量的影響102
8.3工藝參數對單道多層質量的影響103
8.4工藝參數對多道單層質量的影響103
8.5工藝參數對多道多層質量的影響105
8.6FGL的製備105
參考文獻107
第9章FGL組織和相結構108
9.1微觀組織108
9.1.1FGL單道單層截面形貌108
9.1.2FGL微觀組織110
9.1.3凝固過程和晶體結構對增強體TiC生長形態的影響113
9.2生成相114
參考文獻116
第10章FGL性能評價117
10.1力學性能測試117
10.2常溫耐磨性能測試118
10.2.1強化機制119
10.2.2摩擦磨損機制120
10.3常溫腐蝕測試122
10.3.1EXCO溶液全浸實驗122
10.3.2在海水溶液中的電化學行為123
10.4高溫腐蝕性能測試129
10.4.1高溫腐蝕動力學129
10.4.2XRD相結構分析131
10.4.3FGL和Ti600基體腐蝕產物顯微結構分析133
10.4.4高溫腐蝕機理分析134
10.5高溫氧化性能測試140
10.5.1恆溫氧化動力學140
10.5.2XRD相結構分析143
10.5.3FGL和Ti600基體氧化層顯微結構分析145
10.5.4高溫氧化機理分析146
10.6抗熱震、熱疲勞測試152
參考文獻155
下篇控性修理篇——雷射定向凝固控性修理技術
第11章緒論158
11.1定向凝固的晶體學原理159
11.2定向凝固界面形態160
11.3定向凝固合金的微觀組織及形成機理163
11.4晶粒定向生長理論計算164
11.5快速定向凝固技術165
參考文獻167
第12章定向凝固熔覆層柱狀晶幾何參數的影響因素169
12.1掃描速度對柱狀晶幾何參數的影響170
12.1.1影響規律170
12.1.2關聯分析170
12.2電流對柱狀晶幾何參數的影響175
12.2.1影響規律175
12.2.2關聯分析176
12.3脈寬對柱狀晶幾何參數的影響177
12.3.1影響規律177
12.3.2關聯分析177
12.4頻率對柱狀晶幾何參數的影響178
12.4.1影響規律178
12.4.2關聯分析178
12.5定向凝固邊界條件180
12.5.1雷射功率密度180
12.5.2搭接率182
參考文獻183
第13章熔覆層組織和結晶取向185
13.1橫向顯微組織185
13.2縱向顯微組織186
13.3三維立體成型187
第14章基材結晶方向的影響189
14.1非擇優取向189
14.2非定向凝固基材190
第15章合金元素對熔覆層柱狀晶組織的影響192
15.1Mo對柱狀晶組織的影響192
15.2Al對柱狀晶組織的影響194
15.3Fe對柱狀晶組織的影響195
15.4Ti對柱狀晶組織的影響196
15.5W對柱狀晶組織的影響198
15.6關聯分析200
