激光直接沉积技术(LMD:laser direct metal deposition)是一种新型的基于激光熔覆技术发展而来的填料加工快速制造技术。本文以电气化铁路受电弓滑板材料为研究对象,通过建立相场模型模拟石墨-铜梯度复合材料微观组织。研究了对流和增强相颗粒对微观组织的作用,分析了温度梯度、冷却速度对微观组织的影响机制。得出如下结果:根据经典纯物质Wheeler相场模型,耦合溶质场建立了二元合金相场模型。模拟激光沉积基板Cu-Sn合金凝固过程单枝晶和多枝晶的生长演化。在对流作用下,枝晶由于热扩散和溶质再分配,导致上游枝晶生长速度大于下游枝晶生长速度,随着流速增大枝晶局部生长速度差异更加明显。温度梯度使枝晶在各界面处的生长速度发生变化,致使枝晶在熔体内随温度梯度变化而变形。温度梯度和冷却速度作用于枝晶生长时,对流对枝晶的影响作用会减小。增强相颗粒随体积分数增大,颗粒对枝晶生长的抑制作用越大;增强相颗粒的存在会使其与枝晶的界面温度层重叠,使该区域温度升高,过冷度减小,从而抑制枝晶在该区域的生长;增强相颗粒对溶质扩散存在抑制作用,致使凝固过程固相析出的溶质富集在枝晶固液界面处。冷却速度能够加快枝晶生长并出现枝晶粗化现象,最终加速凝固进程。