ISSN:1000-8365 CN:61-1134/TG
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ResearchStatus and Prospectsof MultiscaleSimulationfor Selective Laser Meltingof TitaniumAlloys
Author of the article:ZHAI Haoyu1,FAN Jiangkun1,2,3,MA Yinfan1,TANG Luyao1,JIAO Dian1,ZHANG Zhixin4, CHEN Biao1,2,3,WANG J
Author's Workplace:1. State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072,China; 2. National &Local Joint Engineering Research Center for Precision Thermoforming Technology of Advanced Metal Materials, Xi'an 710072,China; 3. Innovation Center NPU Chongqing, Chongqing 401135,China; 4. Xi'an Baoti New Material Technology Co., Ltd., Xi'an 710018,China
Key Words:selective laser melting; multiphysics field simulation; defect prediction and control; microstructure evolution; titanium alloys
Abstract:
钛合金以其卓越的轻质高强特性,成为航空航天关键结构件的理想候选材料,应用前景极为广阔。 然而,其固有的高熔点、低导热系数等特性,使得传统制造方法面临高昂成本瓶颈,严重制约了规模化工程应用。 选区激光熔化(selective laser melting, SLM)作为主流的金属增材制造技术,凭借逐层叠加的工艺优势,可实现复杂结构件的精细加工,为解决钛合金加工难题提供了有效途径,有望降低生产成本、提升生产效率。 但 SLM 过程是涉及光能-热能转换及材料物态变化的非平衡物理冶金过程,其微观尺度的复杂物理现象难以直接原位观测,而过度依赖实验试错优化工艺,周期冗长且成本高昂。 因此,数值模拟技术已成为揭示 SLM 工艺内在机理、驱动工艺理性设计的关键手段。 本文围绕 SLM钛合金成形过程,重点综述了多物理场模拟及方法、缺陷预测及控制、微观组织演化模拟的相关研究进展,分析了不同模拟方法的原理、优势及适用场景。 最后,基于对当前相关研究的深入分析,总结了当前 SLM 钛合金模拟研究领域仍面临的诸多挑战,并进行了展望。