0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

激光增材制造过程中微结构及其演化

ExMh_zhishexues 2019-11-13 17:22 次阅读

激光增材制造过程中微结构及其演化与制造参数之间关联的计算预测,已成为基于增材制造的材料/结构设计和开发过程的重要组成部分。选区激光烧结(SLS)增材制造过程中,微结构演化极度依赖于局部温度的急剧变化,故而常规的等温相场模型很难适用于SLS的模拟

来自德国达姆施塔特工业大学的终身教授胥柏香领导的团队,与南京航空航天大学的青年千人易敏教授合作,建立了一种热力学自洽的非等温相场模型,用以研究SLS增材制造中微结构的演化。该模型考虑微结构与热传导的强耦合,SLS局部极高温导致的局部熔化,以及激光-粉末相互作用。并提出了一种类似于求解最小着色数问题的新解决方案,结合晶粒追踪方法,该方案可仅用8个序参量来模拟具有多达200个晶粒的系统。本研究还使用了基于LM算法的非线性优化方法,同时拟合模型与实验中表面能,晶界能随温度变化的趋势,以获取用于非恒温相场的模型参数。特别地,将该非等温相场模型用于SLS处理316L不锈钢粉末的研究,揭示了激光功率和扫描速度对孔隙率、表面形貌、温度分布、晶粒几何形状以及致密度等微观结构特征的影响规律,并证实了该模型可用于预测SLS过程中致密化因子与激光比能量之间的关联。该工作提出的非等温相场模型及其相关高效数值方法,有望用于SLS增材制造的大规模计算模拟。

该文发表于npj Computational Materials5:81 (2019)。

3D non-isothermal phase-field simulation of microstructure evolution during selective laser sintering

Yangyiwei Yang, Olav Ragnvaldsen, Yang Bai, Min Yi & Bai-Xiang Xu

During selective laser sintering (SLS), the microstructure evolution and local temperature variation interact mutually. Application of conventional isothermal sintering model is thereby insufficient to describe SLS. In this work, we construct our model from entropy level, and derive the non-isothermal kinetics for order parameters along with the heat transfer equation coupled with microstructure evolution. Influences from partial melting and laser-powder interaction are also addressed. We then perform 3D finite element non-isothermal phase-field simulations of the SLS single scan. To confront the high computation cost, we propose a novel algorithm analogy to minimum coloring problem and manage to simulate a system of 200 grains with grain tracking algorithm using as low as 8 non-conserved order parameters. Specifically, applying the model to SLS of the stainless steel 316L powder, we identify the influences of laser power and scan speed on microstructural features, including the porosity, surface morphology, temperature profile, grain geometry, and densification. We further validate the first-order kinetics of the transient porosity during densification, and demonstrate the applicability of the developed model in predicting the linkage of densification factor to the specific energy input during SLS.

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 增材制造
    +关注

    关注

    0

    文章

    243

    浏览量

    12620

原文标题:npj: 增材制造—非等温相场模型预测复杂微结构

文章出处:【微信号:zhishexueshuquan,微信公众号:知社学术圈】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    激光检测在汽车制造过程中的应用

    先进的激光在线检测系统在汽车制造中不同领域的应用,在某种程度上改变了汽车制造中的某些传统工艺流程,它对于推动汽车制造业的发展有着及其重要意义
    发表于 06-13 09:56 3040次阅读

    利用金属-硅混合微结构中的导电性解决新型的光电器件制造

    据麦姆斯咨询报道,研究人员第一次使用单步激光方法制造出了微型精密银、柔性硅混合微结构。该创新的激光加工技术可以在将来使智慧工厂使用一条生产线批量生产结合软性材料的定制器件,例如结合具有
    的头像 发表于 11-10 12:02 3857次阅读

    纳秒激光脉冲诱导硅表面微结构

    ,在SF6气氛和空气环境下均形成了锥形尖峰表面微结构。SF6气氛下产生的锥形尖峰顶端都有小球,部分锥形上还有二次尖峰形成,空气纳秒激光诱导的锥形尖峰微结构顶端和边缘有由液滴固化形成的
    发表于 04-22 11:41

    成都力得纳光科技有限公司本公司本着“诚信,创新”的原则,长期从事光学微结构

    成都力得纳光科技有限公司本公司本着“诚信,创新”的原则,长期从事光学微结构产品的研发、设计及生产制作 ,拥有专业的研发设计团队及良好的社会资源。公司承接业务范围:光刻复制、激光直写、微纳结构刻蚀传递
    发表于 05-09 10:54

    面向热轧线棒轧制的棒测径仪研制成功

    光充足,对电气元件及其它重要部位的冷却降温,确保设备安全稳定运行。  此外,该套设备还配有软件数据统计分析系统,可对轧制过程中的产品进行分析,对生产者逬一步的生产操作具有指导意义。  棒测径仪的现场
    发表于 11-19 09:48

    如何通过3D打印完善5G的PCB

    的打印能够 一次完成。该材料在很大的频率范围内都能保持稳定。Switch 软件这款3D打印机专有的Switch软件直接导入标准Gerber文件,从而无缝过渡到制造的工作流程。 以
    发表于 07-17 10:25

    浅析PCB设计层法制作工艺

    成熟与否的重点之一。 我国已经成为全球PCB生产大国,在捷多邦pcb打样制作过程中,您能看到匠心制造的质量和速度。从中国制造到中国智造,捷多邦都是围绕着品质这一核心展开, 保持一颗匠心,让企业走得更远。大家有需要可由此计价页面h
    发表于 12-13 15:56

    影响制造过程中的PCB设计步骤

    一个(如果不是这样的话),确保板元件之间足够间隙的主要原因是: 阻焊剂。这是一项基本的制造任务,可以保护您的电路板并帮助隔离必须在焊接过程中焊接的电气连接。印刷电路板。PCB设计步骤5:尽可能避免
    发表于 10-27 15:25

    纳秒激光脉冲诱导硅表面微结构

    利用Nd:YAG纳秒激光脉冲,在能量密度为1~10 J/cm2范围内辐照单晶硅,形成了表面锥形微结构,在SF6气氛和空气环境下均形成了锥形尖峰表面微结构。SF6气氛下产生的锥形
    发表于 03-05 14:11 21次下载

    演化硬件技术及其应用发展

    在硬件电路设计中引入演化计算,在可编程逻辑器件上通过对基本电路元器件进行演化而自动生成人工不可能设计出的电路结构,称为演化硬件设计。本文就演化
    发表于 08-04 11:23 0次下载

    激光二极管的结构及其工作原理是什么?

    激光二极管的结构及其工作原理是什么? 激光二极管的结构图和符号如图1所示。 激光二极管的物
    发表于 02-27 10:14 1.7w次阅读

    激光光刻技术与多光束纳秒紫外激光制作硅表面微结构的介绍

    使用波长351nm 的半导体泵浦全固态脉冲激光器作为光源,经过位相光栅分束,形成干涉光场,在硅表面直接刻蚀微结构,制作了周期为0.55m,槽深可达55nm 的一维微光栅和周期为1.25m,刻蚀深度
    发表于 11-13 14:42 7次下载
    <b class='flag-5'>激光</b>光刻技术与多光束纳秒紫外<b class='flag-5'>激光</b>制作硅表面<b class='flag-5'>微结构</b>的介绍

    IPG光纤激光器在锂电池制造过程中应用

    作为全球高功率光纤激光器和放大器的领导者,IPG的光纤激光器已经在锂电池制造过程中大规模应用,成为国内激光设备中高端元器件的应用首选。
    的头像 发表于 11-10 09:16 3117次阅读

    相场模拟—尽“显”增材制造过程中的晶粒演化

    (powder-bed-fusion, PBF)技术是最常用的AM技术之一。理解并预测PBF过程中晶粒演化对通过调整工艺以定制样件的晶粒结构具有重要的指导意义。 目前,通过数值模拟方法(如元胞自动机法、相场法)可以很好地模拟PB
    的头像 发表于 06-15 15:06 1657次阅读

    高压功率放大器在MEMS微结构模态测试静电激励技术中的应用

    MEMS测试技术是微机电系统技术的重要组成部分之一,微结构动态特性的测试对MEMS器件的性能及其设计、仿真、制造、以及质量控制和评价等方面均具有重要的意义。在MEMS生产的过程当中,除
    的头像 发表于 10-24 16:02 459次阅读