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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明公开了一种金属增材制造凝固组织加工预测图的构建方法，包括：数值模拟凝固前沿各处对应凝固参数的提取方法，显微观察所得晶粒形态图像结果的指标化处理方法，数值模拟所得凝固前沿温度梯度G、凝固速度R值与实验观察所得晶粒形态指标间的数据配对方法，基于多组模拟及对应实验结果所绘制的凝固图，获得最终凝固组织加工预测图的方法。本发明所绘制凝固图和凝固组织加工预测图更符合增材制造工艺特性，获得的特定材料相关结果更加接近于客观事实。本发明在实施过程中，综合利用数值模拟、图像处理、计算机语言编程等手段，可高效处理实验及模拟的海量数据，大量统计结果的获取更加提升了结果的可靠性。

主权项：1.一种金属增材制造凝固组织加工预测图的构建方法，其特征在于，包括：数值模拟凝固前沿各处对应凝固参数的提取方法；显微观察所得晶粒形态图像结果的指标化处理方法；数值模拟所得凝固前沿温度梯度G、凝固速度R值与实验观察所得晶粒形态指标间的数据配对方法；基于多组模拟及对应实验结果所绘制的凝固图，获得最终凝固组织加工预测图的方法；所述数值模拟凝固前沿各处对应凝固参数的提取方法包括：建立移动热源作用下的多物理场热流体动力学三维传热与熔体流动数值模型，材料物性参数随温度变化，热传递模式为热对流、热传导、热辐射，引入马朗戈尼对流、蒸发反冲压等对熔体流动具有显著影响的物理效应；实施不同工艺参数下的单道熔覆数值模拟，以及对应的单道熔覆实验；基于实验所得熔池几何特征，对模拟进行校准反馈；基于经校验的数值模型，实施多组工艺参数下的单道熔覆模拟；获得计算领域中某个特定二维截面上动态演化的凝固界面范围内各网格所对应的凝固参数G和R，即当稳态移动熔池通过此特定截面时，提取并收集每一时间步长动态演化的凝固前沿网格所对应G和R，其中模拟计算域中的凝固前沿由固相分数大于0且小于1的网格集合表示，建立数值模拟中此特定界面上格网格坐标与凝固参数间的对应数据列表x,y～G,R；所述显微观察所得晶粒形态图像结果的指标化处理方法包括：对单道熔覆实验中对应工艺参数下的特定截面显微观察所得EBSD图像结果进行晶粒形态的指标化处理，柱状、等轴以及混合晶粒形态指标用长宽比Aspectratio表示；利用ImageJ图像处理软件获得熔覆区域每个晶粒形态指标，以及各个晶粒所覆盖的坐标区域，建立图像坐标与对应晶粒形态的数据列表x’,y’～Aspectratio；所述数值模拟所得G、R值与实验观察所得晶粒形态指标间的数据配对方法包括：将模拟结果的坐标x,y与对应实验x’,y’进行归一化处理，利用R语言编程，将模拟中网格所对应的G、R值与实验观察的晶粒形态指标进行数据配对，获得G,R～Aspectratio数据列表，并自动绘制MAM凝固图，其中三种晶粒形态按颜色进行分类；随后进行多组对应模拟及实验，重复上述步骤，按凝固图中不同晶粒形态对应点的分布，划分各晶粒形态对应区域；所述基于多组模拟及对应实验结果所绘制的凝固图，获得最终凝固组织加工预测图的方法包括：提取多组工艺参数下利用数值模拟所得G,R点群的重心点，将各工艺参数对应的G,R点群的重心点置于4.中已绘制凝固图中，获得多组工艺参数P,V,…与晶粒形态对应关系，并据此绘制凝固组织加工预测图，以指导实际加工。

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