激光粉末床熔融WC-12Co 硬質(zhì)合金溫度場(chǎng)模擬

牛玉玲，李曉峰*，趙宇霞，張 利，劉 斌，白培康

（1 中北大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030051；2 中北大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，太原 030051）

硬質(zhì)合金是一種由碳化鎢（WC）顆粒和金屬黏結(jié)劑（如Co，Ni，F(xiàn)e）組成的復(fù)合材料［1］，具有極高的硬度和耐磨性、良好的抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性等綜合性能，成為多種應(yīng)用場(chǎng)合的首選材料，并被廣泛應(yīng)用于模具和刀具中［2］。粉末冶金工藝是硬質(zhì)合金的傳統(tǒng)制備方法，其中包括混粉、成型、燒結(jié)等過(guò)程，但是該工藝在成形復(fù)雜零件方面具有一定的局限性。如何制備高精度、高性能的硬質(zhì)合金逐漸成為制約其發(fā)展與應(yīng)用的瓶頸［3］。激光粉末床熔融（laser powder bed fusion，LPBF）技術(shù)是基于離散堆積原理，選用激光作為能量源，按照三維CAD 切片模型中規(guī)劃好的路徑在金屬粉末床層進(jìn)行逐層掃描，掃描過(guò)的金屬粉末經(jīng)過(guò)熔化、凝固，達(dá)到冶金結(jié)合的效果，最終獲得所設(shè)計(jì)的金屬零件［4］。

LPBF 作為最有潛力的增材制造成形方式，有望解決復(fù)雜形狀、高精度硬質(zhì)合金成型難題。Kang等［5］利用激光粉末床熔融技術(shù)制備了碳化鎢（WC）顆粒增強(qiáng)鋼基復(fù)合材料。Liu 等［2］通過(guò)控制原料碳化物的Co 含量，對(duì)LPBF 加工的WC-Co 硬質(zhì)合金的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面研究，同時(shí)結(jié)合有限元來(lái)模擬不同Co 含量的WC-Co 材料溫度場(chǎng)變化。發(fā)現(xiàn)隨著Co 含量的增加，最大冷卻速率逐漸降低，促進(jìn)了液體Co 相在WC 顆粒之間的遷移，進(jìn)而減少WC 顆粒的團(tuán)聚。倪培燊等［6］采用LPBF 技術(shù)制備了WC-16Co 硬質(zhì)合金，發(fā)現(xiàn)在LPBF 打印過(guò)程中WC 晶粒生長(zhǎng)快速且不均勻，在試樣垂直截面呈現(xiàn)出層狀結(jié)構(gòu)。楊細(xì)蓮等［7］利用LPBF 制備了WC/Al 基復(fù)合材料，分析了納米WC 對(duì)其顯微結(jié)構(gòu)的組成、演變及其力學(xué)性能的影響。雖然近些年學(xué)者們已對(duì)激光粉末床熔融成形WC-Co 硬質(zhì)合金展開(kāi)了大量的研究工作，但是制備的硬質(zhì)合金還存在翹曲、易開(kāi)裂等缺陷，整體性能偏低。

不同材料的熱物理特性不同，其加工過(guò)程中的溫度場(chǎng)分布也大相徑庭，而溫度場(chǎng)的分布對(duì)試樣的微觀組織及力學(xué)性能起著決定性的作用。有限元分析是一種模擬分析LPBF 溫度場(chǎng)的有效途徑。Foroozmehr等［8］對(duì)316L 不銹鋼進(jìn)行有限元模擬，分析了不同的掃描速度對(duì)熔池尺寸的影響。陶攀等［9］研究了LPBF 過(guò)程中不同線能量密度下Ti-6Al-4V 溫度場(chǎng)與熔池形貌的變化規(guī)律，結(jié)果表明，熔池溫度隨能量密度增加而增加，熔池前溫度梯度較后溫度梯度大，這為選擇合理的工藝參數(shù)提供了參考。Woo 等［10］建立了WC 增強(qiáng)H13 鋼復(fù)合材料LPBF 過(guò)程的三維有限元模型，研究了分布因子、填充效率、吸收系數(shù)和比熱因子等參數(shù)對(duì)熔池幾何尺寸的影響。Zhang 等［11］建立了包括激光穿透和馬朗戈尼效應(yīng)在內(nèi)的三維有限元模型，研究Inconel 718 合金LPBF 過(guò)程中液相燒結(jié)池內(nèi)的熱流體場(chǎng)及其對(duì)液相燒結(jié)池形狀的影響。Kim［12］利用WCCo 硬質(zhì)合金應(yīng)力應(yīng)變有限元分析，開(kāi)發(fā)了一種用于預(yù)測(cè)斷裂強(qiáng)度的脆性斷裂模型，研究其微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)力學(xué)性能的影響，揭示了碳化物連續(xù)性、取向或錯(cuò)取向結(jié)構(gòu)可能是提高材料斷裂強(qiáng)度的重要參數(shù)。Degeneve 等［13］開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的三維WC-10Co 有限元模型，通過(guò)進(jìn)行加載-卸載壓縮循環(huán)探索其在壓縮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)力分布，在加載部分顯示了WC/Co 界面附近高應(yīng)力值的集中。

由于粉末在激光作用下存在熔化、對(duì)流、輻射等各種物理現(xiàn)象，成形過(guò)程較為復(fù)雜，對(duì)成形過(guò)程中液相熔池尺寸的變化及溫度梯度變化機(jī)制的理解有限，目前總體研究進(jìn)展較為緩慢；因此需要通過(guò)有限元仿真模擬，研究WC-Co 硬質(zhì)合金從粉末顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體過(guò)程中的溫度變化，探索LPBF 工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)變化以及熔池尺寸的影響規(guī)律，從而得到最優(yōu)工藝參數(shù)。

本工作以WC-12Co 硬質(zhì)合金為研究對(duì)象，利用ANSYS 的瞬態(tài)熱分析模塊，在APDL 命令流模擬外加熱源的基礎(chǔ)上，對(duì)WC-12Co 硬質(zhì)合金在LPBF 成形過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，并進(jìn)一步研究激光功率P和掃描速度v對(duì)熔池形貌特征以及晶粒尺寸的影響，為后續(xù)硬質(zhì)合金液相凝固行為研究提供基礎(chǔ)。

1 LPBF 過(guò)程中的熱傳導(dǎo)理論

LPBF 原理圖如圖1 所示。激光束掃描粉末床的上表面，能量通過(guò)輻射、對(duì)流、熔池內(nèi)的流體流動(dòng)、熔化和蒸發(fā)等物理現(xiàn)象進(jìn)行傳遞，粉末床中的顆粒吸收能量，溫度迅速達(dá)到熔點(diǎn)以上，隨即粉末熔化，進(jìn)而凝固成形。

圖1 LPBF 過(guò)程中激光與粉末之間熱行為示意圖Fig.1 Schematic diagram of thermal behavior between laser and powder in LPBF process

LPBF 是一個(gè)局部快速熔化以及快速冷卻的過(guò)程。隨著激光束的移動(dòng)，零件的溫度場(chǎng)急劇變化，材料的物理性能等亦隨之變化。對(duì)LPBF 過(guò)程溫度場(chǎng)的求解實(shí)質(zhì)上是對(duì)非線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的求解。

一般非線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)控制方程如式（1）所示［14］。

式中：ρ為材料密度，kg/m3；с為比熱容，J/（kg·K）；T為粉末體系的溫度，K；t為粉末與熱源相互作用的時(shí)間，s；k為熱傳導(dǎo)率，W/（m·K）；Q為單位體積內(nèi)的發(fā)熱量，J。

1.1 LPBF 過(guò)程中的三類邊界條件

非線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)方程的求解實(shí)質(zhì)上是對(duì)三類邊界條件問(wèn)題的求解［15-16］。

第一類：粉末床內(nèi)粉末上表面為保護(hù)氣體，粉末的初始溫度分布為：

式中：T0為初始溫度，K。本工作中粉末的初始溫度與周圍環(huán)境相同，為413 K。

第二類：粉末與其基板之間的熱量交換和粉末受到來(lái)自激光束的熱量傳遞，其方程為：

式中：nx，ny，nz為換熱邊界的外法線方向余弦；qs（x，y，z）為熱流密度的函數(shù)。

第三類：LPBF 過(guò)程中WC-12Co 硬質(zhì)合金粉末以及基板表面與保護(hù)氣體之間的對(duì)流換熱和時(shí)刻伴隨的輻射散熱，其方程為：

式中：n為曲面的法向量；q為輸入熱通量；qc為熱對(duì)流；qr為熱輻射；S為模型的外表面。

在LPBF 過(guò)程中，qc和qr如式（5），（6）所示。

兩者結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)公式可以表示為［10，17］：

式中：h為表面對(duì)流換熱系數(shù)，W/（m2·K）；σ為玻爾茲曼常數(shù)；ε為熱輻射系數(shù)。

1.2 高斯熱源模型

在LPBF 過(guò)程中，激光束為實(shí)現(xiàn)材料誘導(dǎo)熔合的外熱源。本工作利用熱流密度呈高斯分布的高斯熱源模型［18-19］來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)WC-12Co 硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的加熱，其方程為：

式中：A為激光吸收率；R為激光束半徑，m；r為點(diǎn)到熱源中心的徑向距離，m。

2 實(shí)驗(yàn)條件及仿真計(jì)算

本工作采用北京易加三維科技有限公司生產(chǎn)的EPM150 LPBF實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行加工，在成形過(guò)程中激光掃描方式為單向光柵式掃描，激光直徑為80 μm。成形所使用的粉末為WC 和Co，是經(jīng)過(guò)噴霧造粒、燒結(jié)、破碎、過(guò)篩生產(chǎn)的類球形復(fù)合粉末，粉末粒徑為15~53 μm。

2.1 工藝參數(shù)設(shè)置

材料的物理參數(shù)對(duì)SLM 成形過(guò)程中溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性有著重要影響。本工作利用WC-12Co硬質(zhì)合金實(shí)體材料的物理屬性代替其粉末狀的性能，相關(guān)的性能參數(shù)如表1 所示，實(shí)驗(yàn)相關(guān)的LPBF 工藝參數(shù)如表2 所示。

表1 WC-12Co 硬質(zhì)合金的物理性能參數(shù)Table 1 Physical performance parameters of WC-12Co cemented carbide

表2 LPBF 工藝參數(shù)Table 2 LPBF process parameters

2.2 有限元仿真模型

本工作利用ANSYS WORKBENCH 軟件，在建立SUS304 基板和WC-12Co 粉末床三維瞬態(tài)模型的基礎(chǔ)上，利用瞬態(tài)熱分析模塊結(jié)合ANSYS APDL 命令的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)WC-12Co 硬質(zhì)合金在LPBF 成形過(guò)程中的單層單道溫度場(chǎng)仿真計(jì)算。該模型由基板和WC-12Co 粉末床組成，尺寸分別為1.2 mm×1.2 mm×1 mm，0.84 mm×0.84 mm×0.03 mm。模型熱源從粉末床中間開(kāi)始掃描，具體方向如圖2 所示，激光移動(dòng)方向?yàn)閄軸，材料堆積方向?yàn)閆軸。為了實(shí)現(xiàn)外熱源的施加以及增加計(jì)算精度，采用表面效應(yīng)單元SURF152 和高階六面體單元SOLID90，且對(duì)模型的網(wǎng)格尺寸進(jìn)行處理，粉末床的網(wǎng)格大小為10 μm，基板與粉末床接觸的網(wǎng)格尺寸為50 μm。由于基板邊緣和底部遠(yuǎn)離激光掃描區(qū)域，對(duì)熔池周圍的溫度分布影響較小，故將其網(wǎng)格劃分較為稀疏，網(wǎng)格劃分結(jié)果為：362495 個(gè)節(jié)點(diǎn)，195329 個(gè)單元。結(jié)合ANSYS APDL實(shí)現(xiàn)外熱源的施加和生死單元的控制，通過(guò)判斷被加熱的WC-12Co 粉末溫度是否到達(dá)熔點(diǎn)來(lái)控制其是否生成。

圖2 整體網(wǎng)格分布Fig.2 Overall grid distribution

2.3 邊界條件及求解設(shè)置

圖3 為表面對(duì)流換熱系數(shù)隨溫度變化圖。該變化關(guān)系是在高斯熱源的基礎(chǔ)上，利用ANSYS 中的APDL 命令流實(shí)現(xiàn)激光束對(duì)粉末的加熱、熔化等過(guò)程。通過(guò)對(duì)試件及基板表面添加對(duì)流的方式來(lái)代替在LPBF 過(guò)程中試件和基板表面與環(huán)境之間對(duì)流損失的熱量，其中對(duì)流換熱系數(shù)由式（7）得到，求解時(shí)環(huán)境溫度為413 K。

圖3 LPBF 過(guò)程中WC-12Co 復(fù)合粉末表面對(duì)流換熱系數(shù)與溫度的關(guān)系Fig.3 Relationship between surface convective heat transfer coefficient and temperature of WC-12Co composite powder during LPBF process

LPBF 成形方式具有能量高、溫度梯度大、瞬時(shí)變化快等特點(diǎn)，是典型的瞬態(tài)非線性問(wèn)題。在有限元軟件對(duì)瞬態(tài)非線性問(wèn)題的求解中，其步長(zhǎng)和網(wǎng)格的大小是影響求解是否收斂和求解精度的重要因素。本工作針對(duì)不同工藝參數(shù)對(duì)步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，大小設(shè)置在1×10-4s 以下。

3 結(jié)果與分析

3.1 掃描路徑溫度變化

當(dāng)激光功率P=100 W、掃描速度v=400 mm/s時(shí)，在激光束移動(dòng)路徑上等間距選取5 個(gè)點(diǎn)（A～E），得到激光單向掃描加工過(guò)程中各點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，如圖4 所示，圖中虛線表示W(wǎng)C-12Co 硬質(zhì)合金的液相線（1593 K）?？芍?，當(dāng)熱源移動(dòng)并首先接近A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)的溫度迅速上升直至達(dá)到最大值；當(dāng)熱源離開(kāi)A點(diǎn)后，該點(diǎn)溫度迅速下降，在此過(guò)程中，由于存在熱傳導(dǎo)行為，對(duì)未加熱區(qū)域有一定的預(yù)熱作用［20］，使得B點(diǎn)的溫度也在不斷升高，故B點(diǎn)最高溫度比A點(diǎn)高；C，D兩點(diǎn)的最高溫度基本相同，這是由于，隨著激光束的移動(dòng)導(dǎo)熱基本達(dá)到穩(wěn)定。另外，E點(diǎn)是路徑的最后一個(gè)點(diǎn)且位于掃描區(qū)域的邊緣，是整個(gè)LPBF 過(guò)程中的最高溫度。由此得知，邊緣板的散熱面積比非邊緣處的散熱面積少，所以熱源移動(dòng)到路徑邊緣時(shí)得到的最高溫度比在非邊緣處要高［21］。

圖4 激光束移動(dòng)路徑上各點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化Fig.4 Temperature of each point along the moving path of laser beam with time

圖5 為被加熱區(qū)域中心最高溫度Tmax與工藝參數(shù)變化關(guān)系?？梢园l(fā)現(xiàn)，在掃描速度一定的情況下，隨著激光功率的增大，其中心最高溫度隨之升高；相同功率下，隨著掃描速度的增加，中心最高溫度隨之降低，且大致呈線性分布。

圖5 WC-12Co 硬質(zhì)合金的掃描軌道中心最高溫度與工藝參數(shù)的關(guān)系Fig.5 Relationship between maximum temperature at the center of scanning orbit and process parameters for WC-12Co cemented carbide

3.2 工藝參數(shù)對(duì)熔池的影響

圖6 為激光功率100 W、不同掃描速度下激光移動(dòng)到掃描軌道中間的瞬態(tài)溫度云圖。在LPBF 成形過(guò)程中，WC-12Co 硬質(zhì)合金復(fù)合粉末在激光束的作用下熔化，其熔池的大小及深度影響到冷卻速度的快慢，進(jìn)而影響其凝固過(guò)程及最終成品的力學(xué)性能［22］。由于粉末熔化的速度大于凝固速度，所以熔池形狀大致呈橢圓形；且因粉末顆粒比固體的導(dǎo)熱率低，熱量傳遞較慢，激光束加熱區(qū)域在極短時(shí)間內(nèi)被加熱［23］，使得位于熱源前部的等溫線比尾部更為密集，溫度梯度更大。隨著掃描速度從380 mm/s 增加到460 mm/s，熔池尺寸逐漸減小，長(zhǎng)度由223.45 μm減小至206.58 μm，寬度由147.01 μm 減小至127.05 μm，深度由99.18 μm減小至72.95 μm。

圖6 不同掃描速度下WC-12Co 硬質(zhì)合金熔池分布的上表面（1）和橫截面圖（2）(a)v=380 mm/s；(b)v=420 mm/s；(c)v=460 mm/sFig.6 Top surface（1） and cross-sectional images（2） of pool distribution of WC-12Co cemented carbide with different scanning speeds(a)v=380 mm/s；(b)v=420 mm/s；(c)v=460 mm/s

圖7為掃描速度v、激光功率P與熔池尺寸的關(guān)系曲線。由圖7（a）可以看出，在P=100 W 時(shí)，隨著掃描速度增加，熔池尺寸均有所減小。當(dāng)掃描速度較小時(shí)，激光與粉末表面接觸時(shí)間長(zhǎng)，使得粉末吸收更多的能量，從而形成更多的液相并向周圍擴(kuò)散；隨著掃描速度增加，粉末吸收能量減少，且熔化后的液相未擴(kuò)散就迅速冷卻凝固，所以熔池尺寸較小。從圖7（b）可以看出，熔池的尺寸隨激光功率的增加而增加。這歸結(jié)于：激光功率的增加導(dǎo)致單位熱源能量增加，熔池單位體積內(nèi)的溫度梯度加大，溫度升高，從而形成的熔池尺寸較大。

圖7 掃描速度（a）、激光功率（b）與熔池尺寸的關(guān)系Fig.7 Relationship between scanning speed（a），laser beam power（b） and molten pool size

3.3 微觀組織

為了更好地了解LPBF 加工硬質(zhì)合金的微觀組織特征，通過(guò)對(duì)微觀組織的觀察和對(duì)比有限元模擬結(jié)果可以幫助理解LPBF 過(guò)程中WC 晶粒的生長(zhǎng)機(jī)制以及熔池大小與晶粒尺寸的關(guān)系。圖8 為不同工藝參數(shù)下WC-12Co 硬質(zhì)合金的縱截面微觀組織，小圖為由Image-Pro Plus 軟件測(cè)量得出的對(duì)應(yīng)WC 晶粒尺寸分布圖。從圖8（a）~（c）看出，掃描速度一定時(shí)，隨著激光功率的增加，晶粒尺寸逐漸增大。在激光能量密度較小時(shí)，冷卻速率較大，熔池尺寸較小，進(jìn)而獲得的晶粒尺寸較?。?4］；隨著激光功率增大，激光能量密度增加，熔池的長(zhǎng)度、寬度、深度均有一定程度的增加，產(chǎn)生了更多的液相，WC 晶粒呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)；但過(guò)高的能量密度會(huì)導(dǎo)致組織出現(xiàn)顯微熱裂紋現(xiàn)象。由圖8（d）~（f）可知，當(dāng)激光功率一定時(shí)，隨著掃描速度的增加，晶粒尺寸逐漸減小。另外，較低的掃描速度會(huì)增大熔池與凝固固體之間的溫度梯度，從而產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，所以組織中出現(xiàn)少量的裂紋，如圖8（d）所示。

圖8 不同工藝參數(shù)下WC-12Co 硬質(zhì)合金的微觀組織和WC 晶粒度分布圖 (a)P=80 W，v=400 mm/s；(b)P=90 W，v=400 mm/s；(c)P=100 W，v=400 mm/s；(d)P=100 W，v=380 mm/s；(e)P=100 W，v=420 mm/s ；(f)P=100 W，v=460 mm/sFig.8 Microstructures of WC-12Co cemented carbide under different process parameters and WC grain size distribution maps(a)P=80 W，v=400 mm/s;(b)P=90 W，v=400 mm/s;(c)P=100 W，v=400 mm/s;(d)P=100 W，v=380 mm/s;(e)P=100 W，v=420 mm/s;(f)P=100 W，v=460 mm/s

3.4 熔池驗(yàn)證

為了驗(yàn)證模型的正確性，利用LPBF 對(duì)材料進(jìn)行單層單道實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)不同激光功率和掃描速度下的熔池寬度和深度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測(cè)量。圖9，10 分別為不同工藝參數(shù)下單層單道軌道橫截面熔池形貌的背散射電子成像（BSE）圖和能量色散X 射線（EDX）圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，熔池幾何形狀隨掃描速度增加變得窄而淺，隨激光功率增加變得寬而深。在圖9 中金屬基質(zhì)中存在少量WC 粉末，可能是由于WC 的導(dǎo)熱系數(shù)和熔點(diǎn)與Co 的存在差異，導(dǎo)致Co 粉末和不銹鋼基板表面最先熔化，熔化的Co 隨后與較大的WC 顆粒發(fā)生反應(yīng)，所以能夠看到部分未溶解的WC 粉末［25］；另外，隨著掃描速度的增加，激光能量降低，WC 溶解有所減少，在圖10 的BSE 圖中也可以看到相應(yīng)的WC 粉末。利用Image-Pro Plus 軟件測(cè)量熔池的寬度和深度，并與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖11 所示?？芍?，熔池寬度和深度的實(shí)驗(yàn)值與模擬值具有相同的趨勢(shì)變化，即隨著激光功率的增大和掃描速度的減小，熔池尺寸逐步增大，且兩者誤差在10%以內(nèi)，很好地驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和有效性。

圖9 P=100 W 時(shí)單條軌道橫截面熔池形貌的BSE（1）和EDX 圖（2）(a)v=380 mm/s；（b）v=420 mm/s；(c)v=460 mm/sFig.9 BSE images（1） and EDX plots（2） of molten pool topography of a single orbital cross-section under P=100 W(a)v=380 mm/s；（b）v=420 mm/s；(c)v=460 mm/s

圖10 v=400 mm/s 時(shí)單條軌道橫截面熔池形貌的BSE（1）和EDX 圖（2） （a）P=80 W；（b）P=90 W；（c）P=100 WFig.10 BSE images（1） and EDX plots（2） of molten pool topography of a single orbital cross-section under v=400 mm/s（a）P=80 W；（b）P=90 W；（c）P=100 W

圖11 不同工藝參數(shù)下熔池寬度（1）和深度（2）的模擬值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比 （a）v=400 mm/s，P=80,90,100 W；（b）P=100 W，v=380,420,460 mm/sFig.11 Comparison between simulated value and experimental value of molten pool width（1） and depth（2） under different process parameters （a）v=400 mm/s，P=80， 90，100 W；（b）P=100 W，v=380，420，460 mm/s

4 結(jié)論

（1）WC-12Co 硬質(zhì)合金LPBF 成形中，由于邊緣處基板的散熱面積比非邊緣處的散熱面積少，掃描路徑終端邊緣處熔池中心的溫度比在非邊緣處的溫度要高。

（2）熔池形狀大致呈橢圓形，是由于粉末熔化的速度大于凝固速度的原因所致。由于粉末顆粒比固體的導(dǎo)熱率低，位于熱源前部的等溫線比尾部更為密集，溫度梯度更大，所以隨著掃描速度的增加，最高溫度近似呈線性減少。

（3）隨著激光功率的增加，熔池的尺寸增大。由于對(duì)流散熱一定，導(dǎo)致其冷卻速度變小，進(jìn)而晶粒尺寸進(jìn)一步變大。激光功率過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)一定的熱裂紋現(xiàn)象。隨著掃描速度的增加，熔池尺寸減小，且冷卻速度增大，從而導(dǎo)致晶粒細(xì)化。

（4）在熔池形成的過(guò)程中，會(huì)存在少量未熔化的WC 顆粒附著在金屬基板中，這可能是WC 顆粒與Co顆粒不同的導(dǎo)熱系數(shù)及熔點(diǎn)所致；熔池幾何形狀隨掃描速度增加變得窄而淺，隨激光功率增加變得寬而深，這與模擬的結(jié)果趨勢(shì)一致。