云翼超算（北京）软件科技有限公司与北京机科国创轻量化科学研究院有限公司签署的超高速激光熔覆仿真咨询服务及ESCAAS软件定制开发项目已经顺利执行完毕，并通过了验收。

　　通过本项目，双方对超高速激光熔覆过程的工艺参数及对镀层性能的影响进行了研究和精细仿真，开发了粉末级颗粒自动建模功能、固-液-气全域材料模型、精确的激光热源模型等，定制开发形成超高速激光熔覆工艺的过程仿真软件ESCAAS-AM，实现对粉末在空中受激光加热软化、熔化以及碰撞、汇聚，坠落后与基材浅熔池的融合，凝固形成熔覆层过程的仿真，最终得到工艺参数与熔覆层厚度、孔隙率、表面粗糙度、残余应力等结果的影响关系，为工艺设计与优化提供理论与工具支持。双方将在此基础上进一步合作，开展相关深入的研究和开发合作。双方也将对所取得的研究成果，形成相关共同知识产权。

　　双方专家交流

　　项目验收后双方领导专家合影

　　ESCAAS对超高速激光熔覆工艺的仿真

　　关于超高速激光熔覆技术

　　超高速激光熔覆技术也称为EHLA (Extreme High-speed Laser Material Deposition, EHLA），被誉为当前可替代电镀技术最具竞争力的工艺。区别于传统的激光熔覆技术， EHLA技术利用高功率激光使金属粉末与高速运动的基体表面同时熔化，粉末在空中熔化并滴落与基体融合凝固形成稀释率极低的呈冶金结合熔覆层，与传统激光熔覆技术相比极大提高了熔覆速率，且对工件表面基本无损伤，显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等特性，属于先进制造、增材制造、绿色制造的创新型技术,应用前景广阔。

　　EHLA工艺示意图

　　EHLA工艺在耐磨、防腐蚀涂层及增材制造上的应用

　　然而，EHLA工艺中熔覆层性能与工艺参数息息相关，其过程涉及激光、粉末、熔池及基体复杂的多尺度、热-流-固多物理场强耦合现象，获取最佳工艺参数极为困难，仅仅依靠试验进行工艺摸索费时耗钱，受限于目前的试验手段和测试技术无法获取具有指导意义的科学规律以及对打印过程机理的清晰解读。

　　对超高速激光熔覆过程的数值模拟是一项超高难度的技术，该过程包含多体碰撞接触、材料大变形与多相相变、多相耦合、复杂热传导、高加热/冷却速率下的对流和辐射、表面张力和孔隙萌生等复杂的强热流固耦合现象，都是现在计算力学中的难点，国际上还没有任何一款商业软件能够在同一框架下完成这项复杂的模拟。

　　ESCAAS提供粉末级超高速激光熔覆工艺仿真模拟方案

　　ESCAAS通过对微米级金属粉末颗粒直接进行建模，在统一的拉格朗日描述中建立固液气全域本构关系和高斯热通量激光热源模型以描述粉末材料热力学行为，采用热力强耦合的最优运输无网格方法（HOTM）实现对粉末空中汇聚、碰撞、软化、熔化形成空中液滴并与基材融合凝固的全过程进行热-流-固强耦合直接数值模拟，分析工艺参数-材料微观结构-材料属性-产品性能之间的量化关系，实现对整个工艺的优化和产品性能的提高。

　　ESCAAS极限力学仿真软件提供EHLA工艺过程仿真方案