金属增材制造条件下二元合金三维微观组织的相场法-有限元法预测

基于开源相场法代码PRISMS-PF所提供的相场法-有限元法计算架构,开展了A356铝合金MAM过程的模拟仿真研究。计算分析了工艺参数(温度梯度与扫描速率)以及初始固相形貌对溶质浓度、一次枝晶臂间距和晶粒形貌的影响,再现了微观偏析、晶粒竞争生长以及二次枝晶臂等现象,并与实验结果进行了对比验证。对比不同工艺参数(温度梯度与扫描速率)情形下的预测结果,发现一次枝晶臂间距随温度梯度与扫描速率乘积的减小而增大,而随着温度梯度与扫描速率的比值逐渐减小,晶粒形貌由平面晶逐渐向胞状晶、柱状晶以及树枝晶转变。对比不同初始固相形貌情形下的预测结果,发现当温度梯度与扫描速率的比值较小时,即液-固界面前沿的成分过冷区越大时,非平整的初始固相形貌对晶粒生长过程造成的影响越明显。

高聚物PETG的应力松弛行为的实验研究与分数阶模型

通过实验研究了玻璃态高聚物PETG材料在不同温度、跨越屈服点的不同初始应变的非线性应力松弛行为。有关PETG实验研究进一步补充了当前该材料相应条件下实验数据的缺乏,也为该材料应力松弛行为的进一步研究提供参考。同时,文中在Scott-Blair模型的基础上添加等效时间项,推导出一种用以描述PETG复杂应力松弛行为的分数阶模型。使用最小二乘法拟合模型获得了不同条件下的模型参数,结果表明,屈服和接近玻璃化转变温度对应力松弛行为有相似的影响。模型分数阶阶数是决定整个应力松弛过程的决定性参数。进一步对模型参数进行全局灵敏度分析,结果从数值上解释了分数阶阶数变化与其表征的应力松弛关联密切的原因。