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钛合金表面激光熔覆碳化硼钴基复合涂层的温度场模拟及试验研究
钛合金表面激光熔覆碳化硼钴基复合涂层的温度场模拟及试验研究
摘要：钛合金具有重量轻、强度高等优点，广泛应用于航空、汽车等领域。然而，钛合金表面容易受到磨损和腐蚀的影响，降低了其使用寿命和性能。为了提高钛合金表面的耐磨性和耐腐蚀性，激光熔覆技术被广泛应用于制备表面涂层。本文以钛合金为基底材料，采用激光熔覆方法制备了碳化硼钴基复合涂层，并通过温度场模拟和试验研究分析了其熔覆过程中的温度变化以及涂层的力学性能。
1.引言
钛合金由于其重量轻、强度高、耐热性好等优点，在航空、汽车等领域得到了广泛应用。然而，钛合金表面容易受到磨损和腐蚀的影响，降低了其使用寿命和性能。因此，为了提高钛合金表面的耐磨性和耐腐蚀性，表面涂层技术被广泛研究和应用。
2.实验设计
本实验选取了钛合金作为基底材料，采用激光熔覆技术制备碳化硼钴基复合涂层。在熔覆过程中，运用数值模拟方法对温度场进行模拟，以分析涂层的熔覆过程中温度的变化情况。同时，对制备的涂层进行力学性能的测试，以评估其耐磨性和耐腐蚀性。
3.温度场模拟
通过数值模拟方法，对激光熔覆碳化硼钴基复合涂层的温度场进行模拟。在模拟过程中，考虑了激光功率、扫描速度等参数对温度场的影响。通过模拟结果分析，可以得到熔覆过程中涂层表面和底部的温度变化情况，为后续实验提供参考。
4.材料表征
将制备的涂层进行显微组织观察和力学性能测试。通过光学显微镜观察涂层的显微组织结构，分析碳化硼颗粒的分布和钴基体的相态。同时，对涂层进行摩擦磨损和腐蚀性能的测试，评估涂层的耐磨性和耐腐蚀性。
5.结果和讨论
通过温度场模拟得到了激光熔覆过程中涂层表面和底部的温度变化情况。结果显示，激光功率和扫描速度对涂层表面和底部温度的影响较大。同时，显微组织观察结果显示碳化硼颗粒均匀分布在钴基体中，涂层具有较好的致密性和结合性。力学性能测试结果显示，涂层具有较高的硬度和耐磨性，能够有效提高钛合金表面的耐磨性和耐腐蚀性。
6.结论
本研究通过温度场模拟和试验研究，成功制备了碳化硼钴基复合涂层，并分析了其熔覆过程中的温度变化和力学性能。结果表明，激光熔覆碳化硼钴基复合涂层能够有效提高钛合金表面的耐磨性和耐腐蚀性，具有良好的应用前景。
关键词：钛合金，激光熔覆，碳化硼，钴基复合涂层，温度场模拟，力学性能