1.一种Inconel625合金多层多道激光熔覆过程晶体生长数值模拟方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1:定义第一层第一道熔池形状;
步骤2:建立第一层第一道熔池中枝晶形核与生长模型;
步骤3:建立第一层第一道熔池中溶质分配与扩散模型;
步骤4:定义第一层第二道熔池形状;
步骤5:建立第一层第二道熔池中枝晶形核与生长模型;
步骤6:建立第一层第二道熔池中溶质分配与扩散模型;
步骤7:定义第二层第一道熔池形状;
步骤8:建立第二层第一道熔池中枝晶形核与生长模型;
步骤9:建立第二层第一道熔池中溶质分配与扩散模型;
步骤10:定义第二层第二道熔池形状;
步骤11:建立第二层第二道熔池中枝晶形核与生长模型;
步骤12:建立第二层第二道熔池中溶质分配与扩散模型;
步骤13:计算并导出模拟结果;
步骤1具体按照以下步骤实施:
步骤1.1、第一层第一道熔覆层模拟时,将整个模拟区域分为两个部分,上半部分熔池以外的区域定义为空气,下半部分熔池以外的区域定义为母材;
步骤1.2、上半部分熔池形状通过以下公式建立:步骤1.3、下半部分熔池形状通过以下公式建立:所述步骤1.2、1.3中(i,j)为任意一点的坐标;(i1,j1)为上半部分熔池顶部的坐标;
(i2,j2)为下半部分熔池底部的坐标;
步骤2具体按照以下步骤实施:
步骤2.1、步骤1模拟所得的熔池模型采用相同的基于高斯分布的准连续形核模型,在某一过冷度ΔT时所形成的晶粒密度n(ΔT)如下式所示:dn/d(ΔT)的表达式如下:
所述步骤2.1中:nmax为非均匀形核密度的最大值;ΔTσ为标准曲率过冷度;ΔTmax为最大形核过冷度;
步骤2.2、晶核形成后在过冷度的作用下会不断生长,在生长过程中排出的溶质浓度为:所述步骤2.2中:Dl为液相扩散系数;Δt为步长时间;dx为网格尺寸;
步骤2.3、随着晶粒的长大,液相不断地转变为固相,固相率的增长用下式进行计算:所述步骤2.3中:k0为溶质平衡分配系数;A为扰动因子;rand()能够在[0,1]产生一个随机数;
步骤3具体按照以下步骤实施:
枝晶在生长过程中排出的溶质会导致枝晶周围液相溶质浓度升高,使液相元胞间出现较大的浓度梯度,这必然加剧溶质的扩散,对于二维非稳态溶质扩散,采用如下控制方程:式中:Dl、Ds分别表示液相扩散系数和固相扩散系数;
步骤4具体按照以下步骤实施:
步骤4.1、第一层第二道熔覆时,在第一层第一道熔覆层的基础上,将激光热源向左偏移进行第二道熔覆,形成第一层第二道熔池;
步骤4.2、第一层第二道熔池的上半部分熔池形状通过以下公式建立:步骤4.3、第一层第二道熔池的下半部分熔池形状通过以下公式建立:所述步骤4.2、4.3中:(i,j)为任意一点的坐标;(i3,j3)为上半部分熔池顶部的坐标;
(i4,j4)为下半部分熔池底部的坐标;
步骤5与步骤2的具体实施步骤相同;
步骤6与步骤3的具体实施步骤相同;
步骤7具体按照以下步骤实施:
步骤7.1、第二层第一道熔覆时,在前一层熔覆层的基础上,将激光热源移动到第一层第一道熔覆层上方进行第二层第一道熔覆,形成第二层第一道熔池;
步骤7.2、第二层第一道熔池的上半部分熔池形状通过以下公式建立:步骤7.3、第二层第一道熔池的下半部分熔池形状通过以下公式建立:所述步骤7.2、7.3中:(i,j)为任意一点的坐标;(i5,j5)为上半部分熔池顶部的坐标;
(i6,j6)为下半部分熔池底部的坐标;
步骤8与步骤2的具体实施步骤相同;
步骤9与步骤3的具体实施步骤相同;
步骤10具体按照以下步骤实施:
步骤10.1、第二层第二道熔覆时,在第二层第一道熔覆层的基础上,将激光热源向左偏移进行第二层第二道熔覆,形成第二层第二道熔池;
步骤10.2、第二层第二道熔池的上半部分熔池形状通过以下公式建立:步骤10.3、第二层第二道熔池的下半部分熔池形状通过以下公式建立:所述步骤10.2、10.3式中:(i,j)为任意一点的坐标;(i7,j7)为上半部分熔池顶部的坐标;(i8,j8)为下半部分熔池底部的坐标;
步骤11与步骤2的具体实施步骤相同;
步骤12与步骤3的具体实施步骤相同。
2.根据权利要求1所述的一种Inconel625合金多层多道激光熔覆过程晶体生长数值模拟方法,其特征在于,步骤13具体按照以下步骤实施:基于步骤1~12所构建的模型进行编程,输入Inconel 625合金的热物性参数以及各种激光熔覆工艺参数,在数值模拟软件上进行计算即可得到Inconel 625合金多层多道激光熔覆过程中枝晶生长的模拟结果。