1 目的及意义

1.1 研究目的及意义

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好、熔点高、韧性好、无磁性、 热膨胀系数低及耐生物侵蚀等突出优点,在国防工业和民用工业中有广泛的应用前景。钛合金TC4是于1954年首先研制成功的等轴马氏体型两相合金,因其具有质量轻，比强度和比刚度高，较宽的工作温度范围以及耐腐蚀等优异的综合性能而备受青睐，现在已经发展成为工业生产中应用最为广泛的一种钛合金，占据越来越重要的地位。

在TC4钛合金各种加工手段中，激光熔覆是目前人们比较关注的重点。激光熔覆技术是表面工程中的先进制造技术之一。激光熔覆技术结合了激光熔覆表面强化技术和快速原型制造技术的特点，具有成形复杂零件、结构优化、组织性能优良、加工材料范围广泛等特有的优点，被广泛应用于制造和修复复杂零件，发展前景广泛。因此，对该技术的研究具有非常重要的实际意义。

激光熔覆是一个伴随一系列物理化学变化的复杂工艺过程。一般说来，通过实验获取数据是最为准确而有效的途径，但是由于激光熔覆工艺的特点，通过实验来确定熔覆过程中的瞬态温度场、应力场，有着周期长、成本高等困难。而数值模拟技术则可以通过对温度场、应力场的研究再现熔覆过程，这对成型制件质量的预测和改善有着极其重要的作用，也为激光熔覆工艺参数预报及优化提供了一种便捷途径。因此，数值模拟就成为实现温度场、应力场追踪的一重要手段。

关于激光熔覆数值模拟的研究也是当前的一个热点。很多研究者已在激光熔覆的数值模拟中做了大量的研究工作。本文在前人的基础上采用有限元模拟的方法对钛合金TC4激光熔覆的温度场和应力场进行研究。

本文的目的是研究激光熔覆过程中钛合金TC4的温度场和应力场的分布规律，并分析在不同激光功率、焊接速度下，激光熔覆过程中的温度场及应力场；为实际激光熔覆中选择最佳的工艺参数提供一定的依据，从而为工程应用奠定扎实的基础。

1.2 国内外研究现状

1.2.1钛合金的激光熔覆