(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210559150.0 (22)申请日 2022.05.22 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 刘增华　吴莎　吴玉锋　龚裕　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G16C 60/00(2019.01) C23C 24/10(2006.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态 热应力分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种高温合金复合粉末激光 熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 包括： 基于高温 合金复合激光熔覆涂层建立复合材料库， 利用数 值计算得到材料的热物性能参数； 基于所建立的 材料库， 对建立的激光熔覆 涂层模型进行温度场 的仿真研究， 本发明建立了与实际情况更相符合 的平面热源耦合模型； 基于温度场的仿真结果， 本发明通过顺序热力耦合分析方法实现高温合 金复合涂层激光熔覆过程中瞬态热应力场的分 布和演变， 最终建立激光熔覆涂层的质量评价指 标与温度场和瞬态热应力场之间的映射关系。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115099082 A 2022.09.23 CN 115099082 A 1.一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于： 包括如下 步骤， 步骤一： 基于高温合金复合涂层 建立激光熔覆层模型； 其中， 所述高温合金复合涂层通 过激光熔覆工艺， 由包括金属 和陶瓷基的复合粉末经激光照射在基板表面制备 得到； 步骤二： 基于所建激光熔覆层模型， 利用数值计算得到所述高温合金复合粉末涂层的 热物性能参数； 步骤三： 基于所建激光熔覆层模型， 以所述平面热源耦合模型作为温度场分析的载荷； 步骤四： 将所述基板的热物性 能参数和所述高温合金复合粉末的热物性 能参数作为有 限元计算的输入参数， 利用有限元模型得到激光熔覆工艺过程中高温合金复合材料涂层的 温度场模拟数据； 步骤五： 将模拟温度场数据与实验进行比对之后进行再进行热力耦合分析， 实现高温 合金复合粉末涂层激光熔覆工艺过程中瞬态热应力场的分布与演变； 步骤六： 通过建立不同工艺参数下激光熔覆涂层质量评价指标与温度场和瞬态热应力 场之间的映射关系， 为优化工艺 参数提供参 考。 2.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于： 所述高温合金复合涂层通过激光熔覆工艺， 由包括高温合金复合粉末的原料 经激光照射在基 体表面制备 得到。 3.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于： 所述热物 性能参数包括计算密度、 杨氏模量、 热导率、 比热容、 热膨胀系数和泊 松比。 4.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于： 所述热力耦合前的分析， 对所述 温度场模拟数据与实验 数据对比， 在激光熔覆 涂层有限元模型上设置多个温度采样点， 加工激光熔覆工艺参数与仿真相同的试样， 在试 样上设置与激光熔覆涂层有限元模型相同的温度采样点， 然后对比实验温度采样点与有限 元温度采样点的温度 ‑时间数据， 进行误差分析。 5.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于： 所述顺序热力耦合方法， 将所述温度场模拟数据作为应力场分析的载荷， 其 中， 所述高温合金复合涂层以及基体的应力应变计算服从胡克定律和各向异性屈 服准则， 经过瞬态应力计算， 实现高温合金复合涂层激光熔覆过程中瞬态热应力场的分布和演变。 6.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于： 所述为优化工艺参数提供指导， 建立不同工艺参数下高温合金复合激光熔覆 涂层质量评价指标与瞬态热应力场之间的映射关系。 7.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于， 所述温度场包括对温度场模拟数据进行实验比对， 对温度场的仿真和实验结 果进行误差分析。 8.根据权利要求5所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于， 所述顺序热力耦合的方法包括将所述温度场模拟数据作为瞬态热应力场分析 的载荷， 其中， 所述高温合金复合激光熔覆涂层以及基体的应力应变计算服从胡克定律和 各项异性屈服 准则。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099082 A 29.根据权利要求1所述的一种高温合金复合粉末激光熔覆涂层瞬态热应力分析方法， 其特征在于， 激光熔覆工艺参数在有限元分析中进行调整， 通过建立高温合金复合激光熔 覆涂层的质量评价指标与温度场和瞬态热应力场之间的映射关系， 用以指导确定最优参 数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099082 A 3