王志坚，王宗园，宋鸿武，李文艺

（1.沈阳航空航天大学 机电工程学院，辽宁 沈阳 110136；2.中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）

1 引言

激光快速成形是输入高能热源使基材表面及熔覆材料熔化并快速凝固的过程。其特点是高能量的激光输入与金属材料相互作用产生激光熔池，并且实现快速凝固。激光工艺参数主要影响熔池凝固中的温度场、温度梯度、过冷度等传热过程[1-3]。激光熔覆成形过程中，熔池内的温度场分布及梯度变化影响能量和溶质的传递扩散，并直接影响了熔覆层的成形质量和性能，许多研究者对激光快速凝固组织进行了大量的研究。文献[4]对TC4空心叶片的激光成形过程温度场进行了有限元模拟，模拟结果中熔池开始时的冷却速率达到（-1735）℃/s左右，温度梯度接近（8.34×105）℃/m。随着激光熔覆过程的进行，熔池区域扩大，冷却速率、温度梯度降低，而结束时空心叶片从基部叶片至顶部温度上升快速，得出了熔覆高度使叶片成形时表面热交换作用加强的结论；文献[5]采用有限元法模拟了激光熔凝单晶合金材料的温度场分布，得到了激光熔覆过程中表面及截面的温度梯度分布，为激光熔池晶粒结构的转变、温度梯度变化与液/固相变过程的关系提供了理论依据。将有限元分析和激光熔覆实验相结合，通过改变激光功率、扫面速度等其他工艺参数得到激光熔池的温度场、温度梯度等分布，并结合微观实验，分析熔池传热和温度对晶粒生长的影响。……