مواد و ساخت پیشرفته

فناوری دیجیتالی مانند ساخت افزایشی فلزات، آزادی طراحی انعطاف­پذیری را برای ایجاد ساختارهای پیچیده سه بعدی، به صورت لایه به لایه فراهم می­کند. اما قابلیت تولید آن متکی بر درک اساسی از فیزیک حوضچه مذاب و دینامیک سیالات فلز می­باشد. اثر بخار فلز و تخلخل فلزی ناشی از آن در طول اینترکشن بین لیزر و مواد می­تواند بر قابلیت تولید به روش ساخت افزایشی تأثیر بگذارد.

در تحقیقات جدید، رابطه بین ترکیب و فرآیند ساخت افزایشی به وسیله ذوب لیزری بستر پودر، از طریق مدل­سازی محاسباتی دینامیک سیالات برای منطقی شدن تبدیل فازهای جامد-مایع-بخار مورد مطالعه قرار گرفته است که در آن از روش تجربی برای ایجاد خواص حرارتی-فیزیکی حدود 100 برابر آلیاژهای پایه نیکل در حالت مذاب استفاده شده است.

مشخص شده است که با از دست دادن جرم بخار بزرگتر، تخلخل تمایل بیشتری به تشکیل دارد. با این حال، کاهش بیشتر جرم بخار به معنای سرعت سرمایش بالاتر است. این موضوع، فرایند جریان سیال-حرارتی را نشان می­دهد، که توسط خواص حرارتی- فیزیکی کنترل می­شود و به شدت بر قابلیت تولید به روش ساخت افزایشی تأثیر می­گذارد.

در این تحقیقات، نقشه تولیدپذیری به روش ساخت افزایشی بر اساس تخلخل، نرخ سرمایش از مذاب به جامد و معیارهای کاهش جرم فرار ایجاد شده است تا ترکیب سوپرآلیاژهای پایه نیکل به خواص حرارتی-فیزیکی آنها لینک شود.

نتیجه این تحقیق یک ابزار مبتنی بر علم سیالات-خواص حرارتی در طراحی ترکیبات سوپرآلیاژ جدید برای کاربردهای ساخت افزایشی ارائه می­دهد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860421004978