面向金属增材制造的高通量合金与工艺设计
材料科学
2023-04-11 v1
摘要
为增材制造（AM）设计合金带来了重大机遇。然而，仅依靠实验手段难以探索可打印性（即适于通过 AM 制造）所需的化学成分和加工条件。在本工作中，我们开发了一个高通量（HTP）计算框架，以指导寻找高可打印合金及合适的工艺参数。该框架利用最先进数据库中的材料属性、工艺参数和模拟熔池轮廓来预测工艺诱发的缺陷，如未熔合、锁孔和球化。我们使用深度学习代理模型加速热模型的可打印性评估，与传统基于物理的热模型相比，在精度不损失的情况下实现了对给定合金可打印性评估 1000 倍的加速。我们通过构建 CoCrFeMnNi 坎托合金体系的可打印性图，并将预测与详尽的“内部”数据库比较，来验证该框架。该框架能够系统研究更广泛的 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金（HEA）体系中多种合金的可打印性。我们确定了最有前景的合金，它们适用于高温应用、具有最窄的凝固区间，并且最不易发生球化、热裂和宏观打印缺陷的形成。我们构建了一种合金全局可打印性的新指标，并进一步用于候选合金的排序。所提框架有望集成到 ICME 方法中，以加速新型高性能可打印合金的发现与优化。
引用
@article{arxiv.2304.04149,
title = {High-throughput Alloy and Process Design for Metal Additive Manufacturing},
author = {Sofia Sheikh and Brent Vela and Pejman Honarmandi and Peter Morcos and David Shoukr and Abdelrahman Mostafa Kotb and Raymundo Arroyave and Ibrahim Karaman and Alaa Elwany},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.04149},
year = {2023}
}
备注
46 pages, 20 figures