选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金温度场和应力场有限元模拟

为研究选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金的温度场和应力场,建立三维有限元分析模型.在考虑粉末-固体转变、材料热物理性能参数随温度变化、相变潜热和熔池对流的基础上,研究激光功率、点间距和扫描间距对温度场分布、熔池尺寸和残余应力场分布的影响.然后,采用实验法探讨激光功率、点间距和扫描间距对合金组织、相对密度和硬度的影响.结果表明:随着激光功率增大、点间距减小和扫描间距的减小,熔池尺寸逐渐增大.残余应力主要分布在第一个扫描道次的中间以及每一个扫描道次的起点和终点.实验结果证明有限元模拟的有效性.随着激光功率增大、点间距减小和扫描间距减小,试样的致密度先增大后减小.试样的最佳工艺参数区间为激光功率...

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Published in:中国有色金属学报（英文版） 2021, Vol.31 (10), p.2922-2938
Main Authors: 马如龙, 彭超群, 蔡志勇, 王日初, 周朝辉, 李晓庚, 曹玄扬
Format: Article
Language:Chinese
Online Access:Get full text
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Summary:为研究选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金的温度场和应力场,建立三维有限元分析模型.在考虑粉末-固体转变、材料热物理性能参数随温度变化、相变潜热和熔池对流的基础上,研究激光功率、点间距和扫描间距对温度场分布、熔池尺寸和残余应力场分布的影响.然后,采用实验法探讨激光功率、点间距和扫描间距对合金组织、相对密度和硬度的影响.结果表明:随着激光功率增大、点间距减小和扫描间距的减小,熔池尺寸逐渐增大.残余应力主要分布在第一个扫描道次的中间以及每一个扫描道次的起点和终点.实验结果证明有限元模拟的有效性.随着激光功率增大、点间距减小和扫描间距减小,试样的致密度先增大后减小.试样的最佳工艺参数区间为激光功率325～375 W、点间距80～100μm和扫描间距80μm.
ISSN:1003-6326
DOI:10.1016/S1003-6326(21)65703-5