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COMSOL中梯度Voronoi晶粒結(jié)構(gòu)建模，可精準(zhǔn)研究非均勻晶粒對(duì)力學(xué)、熱傳導(dǎo)及失效的多物理場(chǎng)影響，為高性能梯度材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，助力航空航天與電子領(lǐng)域應(yīng)用，推動(dòng)微觀-宏觀性能關(guān)聯(lián)研究。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立大小尺寸梯度分布的晶粒結(jié)構(gòu)模型。

、變晶粒、非等晶材料的幾何建模等。

OMT限制了擇優(yōu)方向上枝晶生長(zhǎng)速率Vhkl和溫度梯度分量Ghkl的分布。

母材和焊接材料中含有害雜質(zhì)，特別是硫，硫在鋼中與鐵化合形成硫化亞鐵(FeS)，硫化亞鐵與鐵發(fā)生反應(yīng)形成一種共晶物質(zhì)，凝固溫度為988℃，遠(yuǎn)低于鋼鐵的凝固溫度。所以硫是引起鋼材焊縫金屬中發(fā)生凝固裂紋的最主要的元素。另外，鋼材中含碳量較高時(shí)，有利于硫在晶界處富集,因而也是促進(jìn)形成凝固裂紋的原因，所以采用含碳量低的焊接材料有利于防止凝固裂紋的產(chǎn)生。

現(xiàn)在我們將對(duì)模型晶狀體的前后部分進(jìn)行建模。

隨著硫化物氧化，表面的濃度梯度導(dǎo)致固溶體中釋放的硫沿晶界向下擴(kuò)散，與Cr和Ti元素進(jìn)一步反應(yīng)，導(dǎo)致新硫化物沿晶界形成。當(dāng)應(yīng)力水平足夠高時(shí)，晶界硫化/氧化物開裂，導(dǎo)致晶粒脫落，加速裂紋的萌生和擴(kuò)展。 Gabb等[70,71]對(duì)表面噴丸強(qiáng)化的ME3合金進(jìn)行了熱腐蝕后的疲勞性能研究。

我國(guó)從“十一五”開始，開展了雙性能渦輪盤的研究[8,36]，經(jīng)過多年的攻關(guān)，自主開發(fā)出雙組織熱處理工藝裝備，掌握了盤件熱處理過程中的溫度梯度控制技術(shù)，并在多種合金和規(guī)格的盤件上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

由于增材制造工藝上的特殊性，可以通過不同的鋪粉倉(cāng)或送絲器生產(chǎn)加工出成分梯度的零件或復(fù)合材料，這一設(shè)想已經(jīng)在鎳合金、鈦合金、高熵合金、鐵-鋁合金均嘗試成功。增材制造鎂基復(fù)合材料與鎂基梯度材料的成功開發(fā)必將更大程度上發(fā)揮鎂合金的減重優(yōu)勢(shì)，拓寬鎂合金的應(yīng)用場(chǎng)景。

一些優(yōu)勢(shì)制造企業(yè)建立了包括基于增材制造技術(shù)的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)（如拓?fù)鋬?yōu)化、晶狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)功能一體化）設(shè)計(jì)能力，增材制造成形工藝控制、后處理及質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)等在內(nèi)的全流程技術(shù)體系。以德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)為代表的一批研究機(jī)構(gòu)，持續(xù)深化增材制造的工業(yè)化生產(chǎn)和智能化技術(shù)研究。