通过增材制造加工的高强度合金中确定粒度形态的基本因素
Mohan S K K Y Nartu1,2, Brian A Welk3,4, Srinivas A Mantri1,2
1Center for Agile and Adaptive Additive Manufacturing, University of North Texas, Denton, TX, 76207, USA.
Nature communications
|June 6, 2023
概括
研究人员开发了一种计算方法,用于指导添加 (Ti) 和其合金在增材制造中的合金添加剂的选择. 这种方法可靠地预测谷物形态,通过专注于增加结范围机制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 金工业是金工业的一个方面.
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- (Ti) 和其合金的增材制造 (AM) 往往导致不良的柱状微结构.
- 在AM过程中控制微结构对于优化材料性能至关重要.
- 众所周知,合金添加物会影响固化行为和由此产生的微观结构.
研究的目的:
- 为Ti基合金开发一个计算方案,用于选择合适的合金添加剂.
- 为了确定所需的最小数量的溶液,以达到一个equiaxed微观结构.
- 为了阐明支配的物理机制,规范在AM.columnar-to-equiaxed过渡.
主要方法:
- 开发一个计算方案来预测微结构转换.
- 研究两种拟议的物理机制:增长限制因素和增加结范围.
- 使用模型二元和复杂的多元件Ti合金进行实验验证.
- 使用两种不同的增材制造技术进行加工.
主要成果:
- 该研究提出了两种机制来实现从柱状到平轴的过渡:增长限制和增加结范围.
- 计算方案的重点是指导合金添加剂的选择和数量.
- 增加的冷范围机制,加上AM中的快速冷却速度,证明在预测谷物形态方面更可靠.
- 在各种Ti合金和AM工艺中进行了验证.
结论:
- 开发的计算方案提供了一种可靠的方法来选择合金添加剂来控制AM Ti合金中的微观结构.
- 与生长限制因素相比,增加的结范围机制被认为是谷物形态学的更可靠的预测因素.
- 这项研究为在增材制造的部件中设计等轴微结构提供了一条途径.
