随着高功率激光器的出现,激光深熔焊在工业生产中的应用日益广泛。高功率激光焊接合金材料时,常常导致焊缝合金元素的损失,从而影响焊缝的组织和性能。本文建立了一个可以预测激光深熔焊接焊缝合金成分变化的物理模型,利用其可以进行激光焊接的焊缝成分预测,同时对激光焊接不锈钢的焊缝组织转变进行了研究。在建立成分变化计算模型时,通过求解焊接熔池质量、动量和能量守恒方程建立了一个激光焊接熔池三维、准稳态温度场和流场数学模型; 考虑了等离子体及小孔效应对焊接过程的影响。焊缝合金成分的损失主要是通过金属蒸汽的蒸发损失的,在整个焊接过程中,模型中考虑金属蒸汽的蒸发主要包含以下三个部分: 1.焊接熔池表面由于压力梯度引起的蒸发量,其占整个焊缝金属蒸汽蒸发量的主导地位; 2.焊接熔池表面由于浓度梯度引起的蒸发量; 3.由于焊接过程中等离子体的作用,有一部分金属蒸汽回凝而引起的凝结量。由这三个方面的共同作用,造成了合金元素的损失。论文对建立的模型进行了试验验证,结果表明模型的计算模拟值与试验值吻合较好,由于激光深熔焊接机理很复杂,而在本文中又对激光深熔焊建立的模型做了相应的简化,这样使得模型计算结果存在一定误差。论文还分析了304 奥氏体不锈钢激光焊接焊缝组织转变的特点,理论分析与实际的金相组织吻合较好。