质量或物料转移在激光熔覆固化合金成型分析显微镜
传质模型
质量或物料转移在激光熔覆过程中起着重要作用。局部组分材料大的
随机变化会加大激光熔覆过程巾组分控制的难度，并且可能严重影响涂层
材料物理或化学性能。因此，固化涂层中最好有均匀的溶质分布或材料相
分布。当使用多种材料进行激光熔覆时，液态混合物和平均合成物的均匀
性首先取决于材料扩散性质和程度，以及熔化池中形成的对流。因此，了
解熔化池中材料重新分布的机理和特性是理解激光熔覆过程固化合金成型
的基础。同时，也需要考虑凝固过程中固液交界面的分离现象。尤其是在
高冷却率(> 104 K/s)的非平衡条件下，溶质分布的均匀性极大程度地依赖
于凝固界面分离动力学。激光熔覆过程质量传输数学模型可以帮助理解相
关物理现象，并预估工艺参数，以期获得熔化池中多种材料的均匀混合物
、提高固化涂层的溶解度以及了解不同合金元素对熔化池外形的影响等。
早期激光表面处理建模工作主要关注基于平衡相变模型的热传导和熔
化池的形成问题。模型中假设固／液交界面温度维持在平衡熔点，这种假
设忽略了相转变动力学影响，简化为热量和流体动力问题的分析，并在此
基础上建立了采用隐式交替对角方法求解熔化池中附加物料二维瞬态对流
方程的数值模型。为了简化表面边界条件，假设熔化池表面为平面。与对
流相比，扩散引起的质量传递可以忽略，并认为加入到熔化池中的粉末可
以在瞬间熔化。
众所周知，在快速凝固时，当同体生长速率约为1 m/s量级或更高时，
局部平衡将被打破。，推导出非平衡态分离系数的表达式。然后对激光熔
覆过程一维加热和传质模型进行了分析。他们用连续增长模型求出了控制
方程的解析解，并预测了涂层扩展后的溶解度。
