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激光填粉焊接能实时向焊缝填充熔质,使得焊缝的间隙裕度得到提高。在工业生产中,可能面临焊缝间隙的宽度渐变的问题,这使得激光填粉焊接需要实时调整送粉速率去填充不同间隙宽度的焊缝。因此,研究送粉速率对激光填粉焊接的传热与传质过程的影响机制为自适应激光填粉焊接的监控策略提供理论依据。本文以送粉速率为研究点,系统地研究了激光填粉焊接过程中的热质传输行为,包括等离子体行为、小孔行为、熔池行为三个部分。主要研究工作如下:分别搭建了小孔表面及内部热质传输行为实验观测平台,同步采集了等离子体、小孔和熔池行为信息。在送粉速率单因素增大的实验条件下,借助实验平台观测了热质传输行为的变化规律。研究结果表明,随着送粉速率增大,等离子体发射谱强度、电子温度减小,电子密度、原子密度、逆韧致辐射吸收系数增大;小孔深度、熔池表面温度减小,小孔面积增大。通过分析等离子体行为与小孔、熔池行为间的关联得出以下结论。在本实验中,等离子体羽辉的原子密度增大是导致小孔面积增大的主要影响因素,二者线性相关;等离子体的粒子密度与逆韧致辐射吸收系数增大,衰减激光束能量,导致小孔底部孔壁以及熔池的激光能量吸收率降低,使得小孔深度及熔池表面温度减小。另外,本文分析了等离子体发射谱强度与小孔深度的关联,发现二者呈指数相关。