Al-Legierungsteile, die durch Pulverbett-Schmelzen (PBF) hergestellt wurden, haben signifikante Aufmerksamkeit erregt, und Inokulant-Rare-Erden-Elemente werden typischerweise eingeführt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Allerdings erhöht das Extrahieren von Rare-Erden-Elementen die Pulverkosten und der Bergbau birgt Umwelt Risiken. Daher ist eine neuartige Methode zur Kornfeinung für den PBF-Prozess erforderlich, die nicht auf Inokulation angewiesen ist. Wir haben zuvor vorgeschlagen, dass die intrinsische heterogene Nucleation, die durch schnelles Heizen während des PBF-Prozesses verursacht wird, der Schlüssel zu einer neuartigen Strategie zur Kornfeinung ist. Es ist entscheidend, die Beziehungen zwischen den Lasereinstellparametern, den Schmelz- und Erstarrungsbedingungen sowie der resultierenden Mikrostruktur zu verstehen, um Richtlinien für die Mikrostrukturkontrolle im PBF-Prozess bereitzustellen. In dieser Studie haben wir die Schmelz- und Erstarrungsbedingungen im PBF-Prozess von Al-Si-hypoeutektischen Legierungen durch Simulationen der thermofluiddynamischen Berechnungen untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Heizraten im PBF-Prozess etwa 108 K/s betragen und zehnmal höher sind als die Kühlraten. Diese schnellen Wärme- und Kühlbedingungen sollen die intrinsische heterogene Nucleation hervorrufen, die für das PBF von Al-Si hypoeutektischen Legierungen einzigartig ist. Darüber hinaus variieren die Schmelz- und Erstarrungsbedingungen innerhalb des Schmelzbeckens erheblich, und die experimentelle mikrostrukturelle Inhomogenität an der Grenze des Schmelzbeckens kann auf der Grundlage der Verteilung der Schmelz- und Erstarrungsbedingungen erklärt werden. Neben der schnellen Erstarrung, die für den PBF-Prozess einzigartig ist, ebnet der Fokus auf schnelles Heizen den Weg für ein breiteres Spektrum an Mikrostrukturkontrolle.
Okugawa et al. (Tue,) haben diese Frage untersucht.