耦合红外成像与多物理场建模以预测选区激光熔融中的三维热特征
材料科学
2025-09-17 v1
摘要
增材制造 (AM) 过程中的激光加热诱发极端瞬态热条件，对最终构件的微观组织演变和力学性能产生关键影响。然而，以足够的时空分辨率精确解析这些条件仍是一项核心挑战。我们展示了一种独特方法，将 MAR-M247 选区激光熔融过程中的高速红外成像与瞬态三维 (3D) 多物理场仿真耦合，以重建熔池动态亚表面温度分布。该集成框架能够在显著降低计算成本的同时，估算经实验验证的固液界面处三维凝固条件（包括凝固速度和冷却速率）。通过量化凝固条件，我们预测由激光加工参数驱动的微观组织尺寸与取向变化，并通过非原位扫描电子显微镜和电子背散射衍射图谱进行验证。我们的研究结果证实，集成实验-计算方法对于实现商业 AM 中微观组织的原位预测与优化至关重要。
引用
@article{arxiv.2509.12545,
title = {Coupled Infrared Imaging and Multiphysics Modeling to Predict Three-Dimensional Thermal Characteristics during Selective Laser Melting},
author = {Vijay Kumar and Kaitlyn M. Mullin and Hyunggon Park and Matthew Gerigk and Andrew Bresk and Tresa M. Pollock and Yangying Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.12545},
year = {2025}
}
备注
28 pages, 7 Figures