D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1993.03.021 第15卷第3期 北京科技大学学报 Vol.15 No.3 1993年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 1993 激光表面合金化快速凝 固条件下的溶质分配系数 车成卫· 张志明◆* 摘要：本文在充分考虑激光表面合金化过程高温度梯度产生的Sort效应和液相金属强制性对 流的作用，在Azz模型基础之上，从理论上分析了澈光表面合金化非平衡凝固过程溶质在界面 的分布、，并推导出新的溶质分配系数公式。 关键词：激光，合金化，溶质分配，Aziz模型 Solute Distribution Factor for Rapid Solidification in Laser Surface Alloying Che Chengwei'Zhang Zhiming' ABSTRACT:Considering the influence of the Soret effect and the constrained convection caused by non-uniformity of radial laser energy distribution on solute distribution,the dis- tribution of solute at the interface in non-equilibrium solidification of laser surface alloying is analyzed,and a new formular describing solute distribution factor on the basis of Aziz's model is put forward. KEY WORDS:laser,alloying,solute distribution,Aziz's model 激光表面合金化快速凝固过程产生的快速界面运动使“区域平衡”假设儿乎完全失 效，固液界面处于远离平衡的状态。在这种情况下，溶质原子在液相中的扩散必然被快 速推进的界面所超越，从而产生所谓“溶质捕获”效应。在生长速度V>>D,/入情况 下，(D,为界面内溶质扩散系数，入为特征长度)，溶质分配系数将偏离平衡分配系 数，同时，高温度梯度引起的Sot效应和液相对流对溶质分布的影响也须加以考虑。 1Aziz模型 Aziz"从固液界面溶质成分达到稳态要求的溶质出发，推导出分配系数与无量纲生 1992-08-21收稿第-作者：列.3引岁，博士，现为博士F后 *北京科技大学(University of Science and Technology Beijing) *·哈尔滨工业大学(Harbin Institute of Technology)第 15 卷第 3 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 3 年 6 月 J o u r n a l o f U n i v e r s it y o f S c i e n e e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g V o l 。 1 5 N 0 . 3 J u 口比 19 9 3 激光表面合金化快速凝 固条件下 的溶质分配系数 车成 卫 ’ 张志 明 * * 摘要 : 本 文在充分考 虑激光 表面 合金 化过程高温度梯 度产生的 s or et 效应和 液相 金属 强制性对 流的作 用 , 在 A iz z 模 型基 础之 上 , 从理论上分析 了激光 表面合 金化 非平衡凝 固过程溶质在界 面 的分布 , 并推导 出新的溶质分配系数公式 . 关键词 : 激光 , 合金 化 , 溶质分配 , A zl z 模型 S o l u t e D i s t r ib u t i o n F a c 场r of r R a P i d S o l i d iif c a t i o n i n L a s e r S u r af c e A ll o y i n g c h e hC e 馆 w e i ’ Z h a 取 hZ im ign ’ A B S T R ^ C T : C o n s id e ir n g t h e i n fl u e n c e o f t h e S o r e t e fe e t a n d t h e c o n s t r a i n e d c o n v e e ti o n e a u se d b y n o n 一 u n i of rm it y o f r a d i a l l a s e r e n e r gy d i s t ir b u t i o n o n s o l u t e d i s t ir b u t i o n , t h e d i s - t ir b u t i o n o f s o l u t e a t t h e i n t e r fa c e i n n o n 一 e q u ilib r i u m s o lid iif e a t i o n o f l a s e r s u r fa c e a ll o y i n g 1 5 a n a l y z e d , a n d a n e w fo mr u l a r d e s e r ib i n g s o l u t e d i s t ir b u t i o n fa e t o r o n t h e b a s i s o f A z i z ` s m o d e l 1 5 P u t fo wr a r d . K E Y w 0 R D S : l a s e r , a ll o y i n g , s o l u t e d i s t r i b u t i o n , A z i z ` 5 m o d e l 激 光 表 面 合金 化 快速 凝 固过 程 产 生的快 速 界面 运 动 使 “ 区 域平 衡 “ 假设 儿乎 完 全 失 效 , 固 液 界 面处 于 远 离 平衡 的状 态 。 在这 种 情 况 下 , 溶 质原 子在 液 相 中 的扩 散 必然 被 快 速 推 进 的界 面所超 越 , 从 而 产 生所 谓 “ 溶 质捕 获 ” 效应 。 在 生 长速度 F > > D . / 凡情 况 ( D . 为 界 面 内 溶 质 扩散 系 数 , 只 为特 征 长度 ) , 溶质 分 配 系数 将偏 离 平衡 分配 系 同时 , 高温 度梯 度 引起的 S o r et 效应 和液 相对 流对 溶 质分 布的影 响也 须加 以 考虑 . 下数 1 A iz z 模型 zA i z l 从 固液 界 面 溶 质 成分 达 到稳 态 要求 的溶 质 出 发 , 推 导 出 分配 系数 与无 量 纲 生 ` 19 9 2一 CS一 2 1 收 福 第 一 作 者 : 男 , 31 岁 , 博 士 , 现 为博 上后 * 北 京 科技人 学 ( U n i v e r s i t y o f s e i e n ce a n d T ce h n o l o g y B e ij i n g ) 二 哈尔滨工业 大学 ( H a r b i n I n s t i t u t e o f T e e h n o l o g y ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 03. 021