Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Моделирование роста зерен в алюминиевых сплавах при селективном лазерном плавлении

И. С. Логинова, Н. А. Попов, А. Н. Солонин

Аннотация


Разработана компьютерная модель процессов кристаллизации многокомпонентных сплавов на основе алюминия при лазерной обработке. Проведено моделирование кристаллизации сплава при разных параметрах: размерах области построения, количестве актов зарождения и роста зерен, максимальном общем количестве актов в системе. Компьютерная модель имеет хорошую воспроизводимость результатов и позволяет определять такие параметры структуры, как средний размер зерна, коэффициент формы, долю закристаллизовавшегося объема в процессе кристаллизации. С помощью разработанной модели можно проводить расчет кристаллизации в условиях наличия эпитаксиального слоя (подложки), что дает возможность оценить влияние параметров кристаллизации на формирование в структуре зоны столбчатых кристаллов и провести их оптимизацию.

Ключевые слова


алюминиевые сплавы; кристаллизация; зеренная микроструктура; моделирование; селективное лазерное плавление

Полный текст:

PDF

Литература


Spierings A. B., Dawson K., Heeling T. et al. Microstructural features of Sc- and Zr-modified Al - Mg alloys processed by selective laser melting // Mater. Des. 2017. V. 115. P. 52 - 63.

Manca D. R., Churyumov A. Yu., Pozdniakov A. V. et al. Novel heat-resistant Al - Si - Ni - Fe alloy manufactured by selective laser melting // Mater. Lett. 2019. V. 236. P. 676 - 679.

Kaplanskii Yu. Yu., Levashov E. A., Korotitskiy A. V. et al. Influence of aging and HIP treatment on the structure and properties of NiAl-based turbine blades manufactured by laser powder bed fusion // Addit. Manuf. 2020. V. 31. No. 100999.

Khalil A. M., Loginova I. S., Solonin A. N. Effect of laser melting process on a modified AA7075 alloy with Ti - B - Zr modifiers //j. Mater. Eng. Perform. 2021. DOI: 10.1007/ s11665-021-06432-6.

Sentyurina Zh. A., Baskov F. A., Loginov P. A. et al. The effect of hot isostatic pressing and heat treatment on the microstructure and properties of EP741NP nickel alloy manufactured by laser powder bed fusion // Addit. Manuf. 2021. V. 37, No. 101629.

Manca D. R., Churyumov A. Y., Pozdniakov A. V. et al. Microstructure and properties of novel heat resistant Al - Ce - Cu alloy for additive manufacturing // Met. Mater.Int. 2019. V. 25. P. 633 - 640.

Khalil A. M., Loginova I. S., Solonin A. N., Mosleh A. O. Controlling liquation behavior and solidification cracks by continuous laser melting process of AA-7075 aluminum alloy // Mater. Lett. 2020. V. 227, No. 128364.

Loginova I. S., Sazerat M., Loginov P. A. et al. Evaluation of microstructure and hardness of novel Al - Fe - Ni alloys with high thermal stability for laser additive manufacturing //j. Mater. 2020. V. 72. P. 3744 - 3752.

Aboulkhair N. T., Simonelli M., Parry L. et al. 3D printing of aluminium alloys: Additive manufacturing of aluminium alloys using selective laser melting // Prog. Mater. Sci. 2019. V. 106, No. 100578.

Kotadi H. R., Gibbons G., Das A., Howes P. D. A review of laser powder bed fusion additive manufacturing of aluminium alloys: Microstructure and properties additive manufacturing // Addit. Manuf. 2021. V. 46, No. 102155.

Deb Roy T., Wei H. L., Zuback J. S. et al. Additive manufacturing of metallic components - process, structure and properties // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 92, No. 112 - 224.

Herzog D., Seyda V., Wycisk E., Emmelmann C. Additive manufacturing of metals // Acta Mater. 2016. V. 117. P. 371 - 392.

Sames W. J., List F. A., Pannala S. et al. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing // Int. Mater. Rev. 2016. V. 61. P. 315 - 360.

Ansari P., Salamci M. U. On the selective laser melting based additive manufacturing of AlSi10Mg: The process parameter investigation through multiphysics simulation and experimental validation //j. Alloys Compd. 2022. V. 890, No. 161873.

Ye W., Zhang Sh., Mendez L. L. et al. Numerical simulation of the melting and alloying processes of elemental titanium and boron powders using selective laser alloying //j. Manuf. Process. 2021. V. 64. P. 1235 - 1247.

Ao X., Xia H., Liu J., He Q. Simulations of microstructure coupling with moving molten pool by selective laser melting using a cellular automaton // Mater. Des. 2020. V. 185, No. 108230.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2022.8.54-57

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024