激光定向能量沉积（LDED）是目前应用较为广泛的金属表面改性技术之一，通过高能激光束辐射，将填充材料熔覆在基材表面，迅速凝固形成沉积涂层。304LN作为核用不锈钢材料，具有良好的综合力学性能、耐腐蚀性能和抗辐射特性。其中，堆内构件作为重要的定位、导向与支撑构件，为确保限位功能实现，常采用销、键与键槽限位配合，但随着服役时间增长，也不可避免地面临磨损加剧、振幅增大的安全隐患。为进一步提升不锈钢的表面性能，常采用Stellite 6作为表面涂层材料，其具有较好的抗冲击、抗磨损与抗热疲劳特性。传统的加工方式是采用手工钨极氩弧焊工艺，应用在反应堆压力容器与辐射屏蔽结构上，但是传统的钴基合金堆焊面临热影响区较大导致热应力形变、内部裂纹、局部脆化等问题。激光沉积技术具有热影响区较小、工艺简单、稀释率可控等优势，因此该技术逐渐在核工业领域普及与推广。
中国科学院沈阳自动化研究所王志国副研究员团队采用VOF法追踪体积分数梯度来区分气液表面，相较于Level-Set法计算时间更短，对比欧拉法则能更加精准识别复杂的液体流动形态，且采用Lever rule计算多组分占比，综合对流-扩散方程计算出熔道的二维轮廓形状和各个组分元素的分布特征。用多组试验进行对比，研究了沉积层的不同区域不同元素的分布特征以及该特征对微观结构的影响。
关键词：表面沉积；多组分传输；元素分布；热量传输；钴基合金
该文章发表在《表面技术》第53卷第19期。
引文格式：赵天碕, 赵吉宾, 何振丰, 等. 304LN 表面沉积异质合金过程多组元传输行为数值模拟[J]. 表面技术, 2024, 53(19): 141-152.
ZHAO Tianqi, ZHAO Jibin, HE Zhenfeng, et al. Numerical Simulation of Multi-element Transport Behavior during Surface Deposition of Heterogeneous Alloy in 304LN[J]. Surface Technology, 2024, 53(19): 141-152.
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.19.013
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审核|汪 潇
编辑|邓李旸
