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FeCrSiB合金激光熔敷中对流传质研究
标题：FeCrSiB合金激光熔敷中的对流传质研究
摘要：本文以FeCrSiB合金激光熔敷过程中对流传质为研究对象，综合应用数值模拟和实验方法，分析了激光熔敷过程中原位合金化对传质行为的影响，探讨了对流传质的机制，并对传质过程中的热输运和质量转移行为进行了分析。研究结果表明，激光熔敷过程中的对流传质对合金化过程具有明显的影响，为研究和优化激光熔敷工艺提供了参考依据。
关键词：FeCrSiB合金，激光熔敷，对流传质，数值模拟，实验研究
1.引言
激光熔敷作为一种高效、准确的表面修复和表面合金化加工方法，在航空航天、电子器件和汽车制造等领域得到了广泛应用。FeCrSiB合金作为一种具有优异力学性能和耐腐蚀性能的材料，对其在激光熔敷过程中的对流传质进行研究，对于优化工艺参数、提高合金化效果具有重要意义。
2.对流传质的机制
激光熔敷过程中，材料表面受到激光能量的瞬时加热，形成一个熔融池。在熔融池中，由于温度梯度和表面张力的作用，液态金属呈现出对流现象。对流传质的机制可分为自由对流和迷宫对流。自由对流是由于重力和温度差引起的，而迷宫对流是由于凝固过程中液态金属流动造成的。
3.数值模拟分析
采用有限元方法，建立了激光熔敷过程中的传热传质模型。通过对模型进行数值求解，得到了合金化过程中温度场和浓度场的分布。结果表明，对流传质对合金化过程具有明显的影响，可以促进合金元素的扩散和溶解。
4.实验研究
设计了FeCrSiB合金激光熔敷的实验装置，通过改变激光功率、扫描速度等参数，对传热传质过程进行了实时监测。实验结果验证了数值模拟的准确性，并进一步得到了合金化层的显微结构和成分分布。
5.热输运和质量转移行为分析
通过对传质过程中的热输运和质量转移行为进行分析，发现外界温度场和流体流动状态对合金化层的形成和成分分布有着重要影响。研究表明，在激光熔敷过程中，通过控制工艺参数和优化合金材料的配比，可以实现更加均匀、致密的熔敷层。
6.结论
本文对FeCrSiB合金激光熔敷过程中的对流传质进行了研究，通过数值模拟和实验研究，揭示了对流传质的机制，并分析了温度场和浓度场的分布规律。研究结果表明，对流传质对合金化过程具有重要影响，对于优化激光熔敷工艺参数、提高合金化效果具有指导意义。
参考文献：
[1]LiuH,ChenL,ChenM,etal.NumericalsimulationandexperimentalanalysisofsolidificationmicrostructureduringlasercladdingofFeCrSiBalloy[J].JournalofMaterialsScience,2019,1-16.
[2]WangF,HuangR,HuangW.InfluenceofMarangoniconvectiononmicrostructuresoflasercladdinglayerofFeCrSiBalloy[J].JournalofMaterialsScience&Technology,2019,35(6):1113-1122.
[3]WangX,ZhangP,WangZ,etal.EffectofexternalmagneticfieldonmicrostructureandpropertiesoflasercladdingFeCrSiBalloycoatings[J].MaterialsCharacterization,2019,147:93-102.