与传统修复技术相比,钛合金激光熔覆技术具有众多优点,被广泛应用于修复航空、航天和航海中的钛合金结构件,降低了钛合金的使用成本,从而产生更大的社会和经济效益,而熔覆层的裂纹限制了该技术在工业中的应用。为此,本文采用有限元仿真和激光熔覆试验相结合的方法对钛合金激光熔覆技术的加工工艺做了以下研究,为钛合金激光熔覆的工业应用提供了初步的技术支持。首先,结合有限元仿真软件建立了激光熔覆过程的有限元模型,所建立的仿真模型考虑了材料物理特性随温度的变化,传热过程粉末—液体—固体过程中发生的相变,还考虑了粉末空隙对粉末层导热率的影响,粉末层与基体之间的接触热阻。依据有限元模型计算的温度场和应力场,采用单因素法和正交试验方法分析了单道钛合金激光熔覆过程中,工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径和粉末层厚度)对熔覆过程温度场和应力场的影响规律。此外,在应力分析中,比较了三种常用的扫描方式(水平扫描、内螺旋扫描和外螺旋扫描)下多道激光熔覆的应力场,为优化激光熔覆工艺参数提供了指导作用。其次,采用正交试验方法进行了Ti-6Al-4V合金激光熔覆Ni60粉末试验,试验中测量了熔覆过程的实时温度场,分析并比较了各工艺参数对温度场的影响,所得出的结论与有限元模型中的结果是基本一致的。此外,针对各个工艺参数下的熔覆样品,在扫描电镜下观察熔覆层形貌和裂纹数量,分析了工艺参数对熔覆层形貌和熔覆层开裂倾向的影响。