Influence of electric-magnetic composite field on WC particles distribution in laser melt injection

Abstract

2 центр по разработке и внедрению лазерного оборудования провинции Дзеджан. 310014, хангжоу, ул. чаованг, 18, Китай Метод лазерной инжекционной наплавки (лиН) используется для получения слоя металлического композита на по-верхности подложки. В процессе лиН лазерный луч локально расплавляет поверхностный слой подложки с одновре-менной инжекцией на него частиц дополнительного материала. Для контроля распределения упрочняющих частиц в слое, полученном лиН, можно применять комбинированное магнитное и электрическое поле (КМЭП). Влияние синергетического эффекта КМЭП на распределение упрочняющих частиц при лиН было исследовано с помощью экспериментальных и численных методов. В качестве упрочняющих частиц были использованы сферические частицы карбида вольфрама (WC), поскольку правильная форма была наиболее близка к условиям моделирования и хорошей работе индикатора в потоке расплава. распределение частиц WC в продольном сечении было изучено с помощью ска-нирующей электронной микроскопии и рассчитано методом компьютерного моделирования с помощью 2D модели с учетом уравнений теплообмена, гидродинамики, силы сопротивления, силы лоренца и фазового перехода. результаты моделирования с достаточной точностью соответствуют экспериментальным данным. исследованиями установлено наличие синергетического влияния КМЭП на распределение упрочняющих частиц при лиН. распределение частиц WC в слое, полученном лиН, зависит от направления силы лоренца, создаваемой КМЭП. Когда сила лоренца и сила тяжести действуют в одном и том же направлении, подавляющее большинство частиц остаются в верхней области слоя, полученного лиН, а когда сила лоренца и сила тяжести действуют в противоположном направлении, большинство частиц сосредоточены в нижней области. библиогр. 34, рис. 8. К л ю ч е в ы е с л о в а : лазерная инжекционная наплавка, частицы WC, сила Лоренца, распределение частиц, комби-нированное магнитное и электрическое полеМеталлокомпозиты (МК), армированные кера-мическими частицами, характеризуются рядом преимуществ по сравнению с монолитными спла-вами и широко используются в промышленно-сти [1]. Метод лазерной инжекционной наплавки (лиН) используется для получения на поверх-ности подложки слоя MК, который отличается низкой скоростью растворения частиц, высоким качеством поверхности и низкой склонностью к образованию трещин [2][3][4][5]. лиН применяется, в основном, для улучшения твердости поверхности и износостойкости металлической подложки, на-пример, нержавеющих сталей [4,6], алюминие-вых сплавов [7,8], титановых сплавов [1, 2, 9-11], углеродистых сталей [12][13][14][15][16] и инструментальных сталей [3,5,17]. В отличие от лазерной наплавки, упрочняющие частицы (обычно керамика), кото-рые вводятся в расплавленную ванну без како-го-либо другого порошка металлической матрицы и перемещаются с потоком расплава, сохраняют твердое состояние или состояние микрорасплава благодаря быстрому затвердеванию расплава во время процесса лиН [7].Градиентные материалы могут быть разрабо-таны на микроструктурном уровне, чтобы адапти-ровать конкретные ма...