在薄型电子束化Ti-6Al-4V中对/β相形成的实验数值研究
Garrett M Kelley1, M Ramulu1,2
1Department of Mechanical Engineering, University of Washington-Seattle, WA, 98195, USA.
Heliyon
|February 20, 2024
概括
-6Al-4V的电子束融会产生具有不同微观结构的薄结构. 数字模型准确地预测相位形成和微观结构,有助于理解这些组件的过程结构性能关系.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 金工业是金工业的一个方面.
背景情况:
- 电子束化 (EBM) 是一种粉床融合技术,用于制造薄结构组件.
- 了解EBM处理,微观结构和机械性能之间的关系对于薄特征至关重要,微观结构粒度变得显著.
- 微机械响应中的局部晶体结构和异性质受制造工艺在薄组件中的影响.
研究的目的:
- 为了研究由EBM制造的薄Ti-6Al-4V组件中α/β (/β) 阶段的形成.
- 为了将实验微结构数据与数值模型的预测相关联.
- 评估计算工具的实用性,用于预测薄型EBM组件中的过程结构特性性能关系.
主要方法:
- 使用光学和扫描电子显微镜进行实验性表征,以确定前-β宽度,-lath厚度和/β相分数.
- 开发一个分层的有限元模型,包括制造日志数据.
- 结合有限元模型与金金苏子相场模型以及CALPHAD热力学数据库来预测拉斯增长.
主要成果:
- 实验测量提供了前β宽度,-lath厚度和/β相分的透厚分布.
- 数值模型成功预测了温度历史,-拉斯粗化和相位分数.
- 在实验数据和模型预测之间观察到良好的相关性.
结论:
- 综合数值方法,结合有限元分析,相场建模和CALPHAD,准确预测薄Ti-6Al-4V组件中的微结构演变.
- 这些计算工具对于预测增材制造的薄特征中的过程结构特性性能关系是有价值的.
- 进一步的研究可以利用这些预测能力来优化薄壁结构的EBM流程.
