第一作者：陈育钒

通信作者：刘 艳

第一作者单位：西南交通大学 材料科学与工程学院

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.09.012

关键词：激光熔覆；数值模拟；激光熔池；温度场；流场模拟

背景与意义

钛合金因其密度低、比强度高，以及良好的耐热性和耐腐蚀性而被广泛使用，但表面耐磨性和高温抗氧化性等不足限制了其应用范围的扩展[1-2]。Senkov等[3]、Martin 等[4]提出难熔高熵合金，通过 W、Ta、Hf、Mo、Nb、Zr 等元素显著提高了合金的高温性能。激光熔覆通过高能量激光快速熔化并凝固，形成了高硬度、抗氧化和耐磨损的熔覆层[5]，因此采用激光熔覆在钛合金表面熔覆难熔合金有望改善其表面性能，拓宽其高温磨损工况下的应用范围[6-7]。

综上可知，尽管已有大量文献针对激光熔覆的数值模拟[19-20]，但多局限于 450~900 ms 的短时过程，忽略了热累积效应。随着熔覆时间的延长，热累积会导致涂层和基体的温度升高，进而对成形效果产生显著影响。本文利用COMSOL Multiphysics 构建三维有限元模型，考虑传热流体动力学及材料属性的变化，分析热传导、辐射和对流现象及基体散热作用，探讨 温度场对凝固组织的影响，并通过实验验证熔池流动对元素分布的作用。这些研究深化了对热流耦合现象的理解，可为优化涂层性能提供指导。

图文导读

引用本文

陈育钒,刘晋,刘艳,胡登文,杨川,王雷.TiNbZr难熔中熵合金激光熔覆过程温度场和流场模拟[J].表面技术,2025,54(9):138-151.

CHEN Yufan,LIU Jin,LIU Yan,HU Dengwen,YANG Chuan,WANG Lei.Simulation of Temperature and Flow Fields in Laser Cladding Process of TiNbZr Refractory Medium-entropy Alloy[J].Surface Technology,2025,54(9):138-151