【摘要】：而本节研究的熔覆层合金的热物理属性无相关文献可以参考，因此本研究通过实验的方法测得。测试得到熔覆层合金的比热容和热导率，如图5-1所示，密度为7.55g/cm3。在本研究中由于主要研究对象为激光熔覆层，为保证计算的准确性并节省计算时间，因此采用了梯度变化的网格划分形式，在熔覆层及其附近选用较密的网格，而在远离熔覆层的地方为相对较疏的网格，如图5-2所示。
1.控制方程
在温度场模拟过程中的基本控制方程如公式（5-1）所示：
式中：ρ为材料的密度；c为材料的比热容；T为温度；t为时间；k为导热系数；Q为热流密度。
2.材料属性
模拟过程中采用的基体材料的热物理属性如表5-1所示［142］。而本节研究的熔覆层合金的热物理属性无相关文献可以参考，因此本研究通过实验的方法测得。测试得到熔覆层合金的比热容和热导率，如图5-1所示，密度为7.55g/cm3。同时在进行有限元计算时，还考虑了熔化热的影响，经熔覆层的DTA试验测定，熔覆层材料熔化热为60.73J/g。
表5-1 有限元模拟中采用基体的材料属性［142］
图5-1 激光熔覆（Ni0.6Fe0.4）68B18Si10Nb4合金的参数
（a）比热 （b）热导率
3.边界和初始条件
（1）初始条件为：T（x，y，z，t=0）=T0，式中T0为环境温度，设为常数273K。
（2）考虑实验过程中各边与环境之间的对流换热和辐射换热，其换热系数取为10W/（m2·℃）。
（3）热流密度以面热源（功率密度F）的形式加载，其数值是指材料表面吸收的功率密度F（F=ηP/A，η为激光的吸收率，A是指激光光斑的面积）。由于半导体激光的能量密度分布在短轴上表现为高帽状的分布形式，因此本研究中假设在矩形斑点上热流为平均分布。
4.网格的划分
在本研究中由于主要研究对象为激光熔覆层，为保证计算的准确性并节省计算时间，因此采用了梯度变化的网格划分形式，在熔覆层及其附近选用较密的网格，而在远离熔覆层的地方为相对较疏的网格，如图5-2所示。
图5-2 有限元模型
（a）网格划分 （b）局部放大
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