金属学报

作者：沈盟凯, 董太宁, 葛鸿浩, 石新升, 张群莉, 刘云峰, 姚建华

单位：1.浙江工业大学 机械工程学院 杭州 310014；2.浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室 杭州 310014；3.浙江工业大学 激光先进制造研究院 杭州 310014；4.杭州汽轮动力集团股份有限公司 杭州 310022

关键词：偏析带,激光熔覆,元胞自动机,元素分布,

基金：国家自然科学基金项目(52035014);浙江省自然科学基金项目(LD22E050013);浙江省“领雁”研发攻关计划项目

异种金属在激光熔覆、焊接等热加工成型过程中易出现偏析带，偏析带常与凝固裂纹伴生，直接影响加工成型后的力学性能。为了研究异种金属材料在冶金结合时偏析带形成机制及其演化规律，本工作将元胞自动机方法和Eulerian多相流算法相结合，建立了在316L不锈钢上激光熔覆IN718合金的二维熔化凝固模型，系统研究了激光熔覆过程中的温度场、熔池形貌、熔体流动以及元素分布的演化过程。通过对比熔池几何尺寸和晶粒取向验证了模型的合理性，对比x方向和y方向上的Fe元素含量分布来验证模型的可靠性。模拟结果表明，316L不锈钢基板上激光熔覆IN718合金冶金结合过程中出现了Fe、Ni元素富集、贫瘠交替分布的偏析带，与实验结果吻合较好。通过分析熔池中Fe元素的分布、熔池形貌和熔体流态的演化过程，该偏析带是熔池凝固过程中流体流动与熔池形貌变化不协调的结果。

来源：2025年第8期

《金属学报》期刊编辑部

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