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将传统有限元传热模型和定量相场模型结合,模拟Ti-Nb合金多层激光粉末增材制造过程中金属凝固过程的温度历史及其显微组织。研究Ti-Nb合金在激光粉末沉淀过程中各层的晶粒演化,与已有试验对比验证模型的准确性。将有限元传热模型得到的不同增材层的温度历史用于定量相场模型模拟合金在局部稳态条件下的定向凝固行为,采用Fortran编写程序求解以凝固速度和温度梯度作为输入参数的相场方程。结果表明:不同增材层的热历史及凝固形态是有区别的,随着增材的层数增加,每层熔池边界的温度梯度呈非线性降低,相应的显微组织的枝晶间距随着温度梯度的降低而增大。 相似文献
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声子晶体是一种超材料,通过人工设计的结构单胞可以形成周期性结构阵列,实现从Hz到THz频率范围内波的调谐和控制,在工业领域具有良好的应用前景.通过声子晶体实现波的负折射、负反射、自准直等现象的定量控制需要设计具有复杂结构的声子晶体单胞,而增材制造为这种声子晶体提供了制备技术.文中回顾了声子晶体的发展和工业应用、声子晶体的增材制造技术及制造中面临的问题,探讨了增材制造工艺参数和声子晶体服役性能之间的关联性.通过相场法模拟了工艺参数对熔池凝固的影响,采用搅拌摩擦增材制造制备了声子晶体单胞,比较了加工工艺所导致的结构变形对声子晶体带隙特性的影响.研究表明,增材制造工艺会影响所制备声子晶体结构中材料的微观结构、力学性能、密度和结构变形等,从而使声子晶体的服役性能与理论设计出现偏差,对增材制造工艺的控形与控性有助于量化控制所制备声子晶体的服役性能和带隙特性. 相似文献
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