Ti6Al4V合金激光粉末床熔融制造过程中的热动力学计算评估及相关微观结构演变

摘要： 尽管激光粉末床熔融（LPBF）增材制造工艺产生的合金近非平衡微观结构正被快速报道，但整个过程的可解释热动力学却鲜少研究。为利用该增材制造工艺实现构建材料的理想性能，理解与之相关的热动力学至关重要。为此，我们基于有限元法开发了三维热动力学模型，以关联增材制造Ti6Al4V合金中演变的微观结构。该计算模型得出了单层多次激光扫描及多层堆叠构建整体部件时特定位置经历的热分布模式。X射线分析证实构建平面内存在(002)织构的针状马氏体(α′)相。通过计算预测增材制造Ti6Al4V合金不同方向(X、Y和Z)的热梯度大小，有助于理解原始β晶粒中针状马氏体晶粒形貌与取向的演变。合金的扫描电镜观察揭示了马氏体相内析出相的独特形貌，而其存在机制则通过预测热历史得以阐明。