由于密度低、强度高、塑性好等优点,铝及铝合金广泛应用于航空、汽车和运输等行业。但硬度低和耐磨性差等缺点限制了其应用的进一步推广。激光熔敷技术是一种具有良好应用前景的表面处理技术,能够提高铝合金表面性能。对激光熔池流场和温度场定量的分析对于预测和控制表面硬化层质量具有重要的理论意义和现实意义。在回顾了激光熔敷温度场和流场数值模拟研究的发展历史和综述了铝合金激光熔敷的研究现状后,本文进行了铝合金激光熔敷实验,得到了与基体形成良好冶金结合的熔敷层。经实测,熔敷层硬度明显高于基体材料。论文重点研究了基于通用有限元软件ANSYS的铝合金激光熔敷温度场和流场的耦合模拟。采用“固液同一法”简化了固液边界推移的模拟;通过在气液边界施加等效体力的方法,实现了对Marangoni对流的模拟;文章还实现了多种材料混合的熔敷过程温度场和流场的模拟。模拟结论与实际激光熔敷相比,在一定程度上相近。本文还讨论了激光工艺参数对激光熔池形貌、流场分布和温度场分布的影响。研究发现:增大激光功率将扩大熔池尺寸,提高工件温度,加速熔池流体流动;提高扫描速度将缩小熔池尺寸,降低工件温度,减缓熔池流体流动;扩大光斑直径,熔池尺寸总体上减小,但光斑直径对工件整体的温度分布影响不大,只在近熔池区,随着光斑直径的扩大,温度有所降低,但光斑直径对熔池内流体的流动影响明显,光斑越大,熔池内流体流速越小。论文最后进行了多道次搭接激光熔敷的数值模拟,运用APDL语言成功的控制了激光热源的多道次往复运动。简要分析了后熔敷温度场分布对先熔敷层的影响。