WAAM钛合金工艺

晶粒控制有法

建立宏观-微观多尺度模型，揭示工艺参数对晶粒形态的定量影响，指导线弧增材制造的组织控制。

Gao, Xiang · Yao, Xinxin · Wang, Yifei · 王红阳 · 宋刚 · 郑勇刚 · 刘力铭 · Zhao, Zhang

Journal of Materials Research and Technology 2025

参数信息

等轴晶平均面积减小率

28.6 %

柱状晶平均宽度减小率

15.97 %

柱状晶平均宽度减小率

11.7 %

等轴晶平均面积减小率

11.1 %

技术优势

定量预测组织

宏观有限元与微观相场耦合，直接建立工艺参数和晶粒形态的映射关系。

促成等轴晶

增加熔池几何尺寸会降低G/R并提高G×R，促使柱状晶向等轴晶转变。

焊速晶粒双降

扫描速度提高到600 mm/min，等轴晶面积和柱状晶宽度分别减少28.6%和15.97%。

冷却细化组织

延长层间冷却时间使柱状晶宽度和等轴晶面积分别减小11.7%和11.1%。

应用场景

• 增材制造工艺优化：用模型虚拟筛选工艺参数，快速确定细化晶粒的焊接参数窗口。
• 钛合金组织控制：通过调节G/R和G×R控制柱状晶向等轴晶转变，优化钛合金组织。
• 金属材料模拟：多尺度模型为其他金属增材工艺提供可移植的组织预测框架。