等离子沉积直接成形传热传质与晶粒生长多尺度数值模拟

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• 出版年：2009
• 作者：孔凡荣；张海鸥；王桂兰
• 单位1：华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室
• 单位2：Research Center for Advanced Manufacturing，Southern Methodist University，Dallas
• 出生年：1980
• 学历：博士生
• 语种：中文
• 作者关键词：等离子沉积直接成形（PDM)；Monte Carlo方法；有限容积法；水平集方法；镍基高温合金
• 起始页：415
• 总页数：7
• 经费资助：国家自然科学基金项目50474053与国家高技术发展计划项目2007AA04Z142资助
• 刊名：金属学报
• 是否内版：否
• 刊频：月刊
• 创刊时间：1956
• 主办单位：中国金属学会
• 主编：柯俊
• 地址：沈阳文化路72号
• 邮编：110016
• 电子信箱：jsxb@imr.ac.cn
• 网址：www.ams.org.cn
• 卷：45
• 期：4
• 期刊索取号：P750.66 350

摘要

运用有限容积法（FVM）对等离子沉积直接成形（PDM）过程中的沉积层温度场、熔池液相流动场进行了数值模拟.采用水平集方法追踪液/气界面演变过程，采用焓孔隙率法处理固/液相变过程，并采用MonteCarlo（MC）方法模拟沉积温度载荷作用下成形件热影响区（HAZ）组织的晶粒长大过程.基于所提出的FVM-MC法耦合的宏/微观统一模型模拟了镍基高温合金K163薄壁零件PDM过程中沉积层HAZ晶粒的生长过程，预测了在重复热冲击作用下热影响区晶粒长大与转变过程.模拟结果表明，热冲击频率与温度幅值直接决定热成形件的组织形态；热扫描速度影响熔池液相流动与温度场分布，从而间接决定了成形件的最终晶粒尺寸与分布.随着热扫描速度的增加，成形件晶粒趋于细化.在保证粉末充分熔融条件下，提高热扫描速度可以细化HAZ的晶粒尺寸.