激光辅助冷喷涂(Laser Assisted Cold Spraying)是近年发展起来的一种利用激光辅助加热与冷喷涂相结合的复合喷涂工艺,激光束的加热作用可以提高喷涂效率和涂层的结合强度,增大涂层材料的选择范围。液压立柱在恶劣的矿井环境以及复杂的工况下,容易出现腐蚀、磨损等失效形式,严重影响煤矿的生产安全。本文提出利用激光辅助冷喷涂的工艺方法在液压立柱表面制备镍基合金涂层,以液压立柱基材27SiMn钢和涂层材料Ni60粉末为研究对象,通过数值模拟的方法研究了涂层的形成过程,并分析相关工艺参数的选择对沉积涂层质量的影响,具体研究内容如下:(1)对激光的辅助加热过程进行仿真,分析激光的加热作用对基体沉积处温度场的影响。结果表明激光加热是一个局部快速升温又急速冷却的过程,且沉积处的温度随着激光功率的增大而增大,随激光扫描速度的增大而减小。(2)建立单颗粒碰撞模型,通过颗粒碰撞中的塑性应变与能量转换,分析涂层沉积过程中粒子的沉积速度以及激光的加热温度对涂层结合的影响。且存在一个合适的速度范围,使粒子与基体能有效结合,同时激光的加热作用可以降低颗粒的沉积速度。(3)分析颗粒以一定角度碰撞基体时,其入射角度对涂层质量的影响。随着粒子入射角的减小,粒子的切向分速度增大,基体沉积处的凹坑深度降低,并且涂层的沉积效果逐渐恶化。而侧向滑移引起的摩擦升温又促进了涂层的结合强度,可以看出存在一个角度临界,使摩擦升温的促进作用在一定程度上大于侧向滑移的消极作用。(4)在多颗粒沉积模型下,研究相邻粒子间的机械挤压与后续粒子的夯实作用对涂层沉积的影响。在机械挤压与夯实作用的共同影响下,当颗粒沉积速度为500m/s,基体表面温度约为900℃左右时,可以在液压立柱表面形成有效涂层。