金属合金粉末床熔融加工的多尺度模拟
材料科学
2022-05-10 v1
摘要
我们提出了一个用于模拟金属合金粉末床熔融的计算框架，该框架结合了：(1) 温度依赖的合金性质和相图的 CalPhaD 计算，(2) 材料添加与熔融的宏观有限元 (FE) 热模拟，以及 (3) 熔池内凝固的微观相场 (PF) 模拟。该方法被应用于使用实际加工参数模拟 Inconel 718 合金的选择性激光熔融 (SLM)。我们讨论了温度依赖性质的影响，以及在宏观热模拟中考虑粉末床与致密材料之间不同性质的重要性。利用通过 FE 模拟计算的二维纵向热场切片，我们在整个熔池尺度上进行了适当收敛的 PF 凝固模拟，计算网格点超过十亿，却在配备八个图形处理单元 (GPUs) 的单个集群节点上完成。这些微观模拟深入揭示了在真实 SLM 条件下通过多晶生长竞争进行的晶粒织构选择，其细节程度可至单个枝晶。
引用
@article{arxiv.2203.10370,
title = {Multiscale simulation of powder-bed fusion processing of metallic alloys},
author = {S. M. Elahi and R. Tavakoli and A. K. Boukellal and T. Isensee and I. Romero and D. Tourret},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.10370},
year = {2022}
}