粉末增材制造微结构的非等温相场模拟

• 作 者: 杨阳祎玮 易敏 胥柏香
• 机 构: 达姆施塔特工业大学材料与地质科学系,南京航空航天大学航空学院,南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室
• 出 处: 中南大学学报:自然科学版
• 发表日期: 2020年11期
• 关键词: 粉末增材制造 相场模型 微结构 选区烧结/熔化 温度梯度 有限元方法 powder-based additive manufacturingphase-fiel
• 基金项目: 德国科学基金资助项目(CRC-TRR 270,DFG YI 165/1-1,DFG XU 121/7-1),国家海外高层次人才引进计划青年项目(2018),机械结构力学及控制国家重点实验室资助项目(MCMS-I-0419G01)

为了预测粉末增材制造过程中微结构特点及其演化过程,考虑增材制造中局部温度的剧烈变化和极大的温度梯度,改进热−熔体−微结构耦合的非等温相场模型。在该相场模型中,微结构演化由传质、传热、熔体流动、固液相变和晶体生长的耦合动力学所描述。采用有限元方法对该模型进行数值求解,并将其应用于粉末的非等温烧结以及选区烧结(selective sintering,SS)和选区熔化(selective melting,SM)增材制造的模拟。研究结果表明:温度梯度将产生额外的热毛细和热泳传质,以及固/液界面移动和晶界迁移的额外