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首页 > 资讯中心青岛3D打印重熔对多层多轨激光增材制造微观结构形成的影响
发布时间：2024-10-17
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自印度理工学院布巴尼斯瓦尔分校的A. Swain等人在Transactions of the Indian Institute of Metals国际期刊上发表文章Effect of Remelting on Microstructure Formation for Multi-layer and Multi-track Laser Additive Manufacturing。
论文概述
本文通过数值模型研究了多层、多道激光增材制造过程中再熔化对微观结构形成的影响。模型模拟了Al—10% Cu合金的熔池演变、物质传输、晶粒形核和生长，重点分析了再熔化如何影响不同层厚度和道间距下的晶粒结构。研究表明，再熔化会增加晶体密度，尤其是在较小层厚度条件下，晶粒的生长更加显著；较大的层厚度则减少了再熔化，导致较少的晶粒生长。横向平面的模拟展示了在不同道间距条件下晶体结构的变化，较小的道间距会导致更多的柱状晶体，而较大的道间距则形成更多等轴晶体。本文模型的预测结果与实验数据一致，表明再熔化在层厚度和道间距的变化下对最终微观结构有显著影响，并且该模型为优化激光增材制造工艺提供了重要的参考依据。
图 1 和图 2 分别显示了纵向和横向平面的熔池形状、Cu 浓度和微观结构。图 1a 和 2a 显示了熔化过程中的液体馏分轮廓。从这两个图中可以观察到熔池的形状。图 1b 和 2b 显示了 Cu 浓度等值线，因此显示了凝固区域中的偏析模式。图 1c 和 2c 显示了用于表示晶粒结构的晶粒数等值线。
图3 显示了 0.24 mm 和 0.08 mm 层厚的浓度等值线和微观结构于较大的层厚，重熔较少，因此每层都可以看到相似的浓度模式。第二层显示了与第一层相比，较大晶粒的成核和生长。相反，对于较小的层厚，有相当大的重熔。第一层中的晶粒被重新熔化，随后在第二层的凝固过程中生长，从而在两层中产生连续的柱状晶粒。
论文概述
本文通过数值模型研究了多层、多道激光增材制造过程中再熔化对微观结构形成的影响。模型模拟了Al—10% Cu合金的熔池演变、物质传输、晶粒形核和生长，重点分析了再熔化如何影响不同层厚度和道间距下的晶粒结构。研究表明，再熔化会增加晶体密度，尤其是在较小层厚度条件下，晶粒的生长更加显著；较大的层厚度则减少了再熔化，导致较少的晶粒生长。横向平面的模拟展示了在不同道间距条件下晶体结构的变化，较小的道间距会导致更多的柱状晶体，而较大的道间距则形成更多等轴晶体。本文模型的预测结果与实验数据一致，表明再熔化在层厚度和道间距的变化下对最终微观结构有显著影响，并且该模型为优化激光增材制造工艺提供了重要的参考依据。
图 1 和图 2 分别显示了纵向和横向平面的熔池形状、Cu 浓度和微观结构。图 1a 和 2a 显示了熔化过程中的液体馏分轮廓。从这两个图中可以观察到熔池的形状。图 1b 和 2b 显示了 Cu 浓度等值线，因此显示了凝固区域中的偏析模式。图 1c 和 2c 显示了用于表示晶粒结构的晶粒数等值线。
图1. t = 8.4 ms 时的纵向平面仿真结果：a 熔池形状、b Cu 浓度等值线和 c 微观结构。
图2. t = 2.67 ms 时的横向平面模拟结果：a 熔池形状、b Cu 浓度等值线和 c 微观结构。
图3 显示了 0.24 mm 和 0.08 mm 层厚的浓度等值线和微观结构于较大的层厚，重熔较少，因此每层都可以看到相似的浓度模式。第二层显示了与第一层相比，较大晶粒的成核和生长。相反，对于较小的层厚，有相当大的重熔。第一层中的晶粒被重新熔化，随后在第二层的凝固过程中生长，从而在两层中产生连续的柱状晶粒。