Двухуровневое моделирование кинетики фазообразования при синтезе композита из порошков Ti-Al-Fe2O3 в 3D-технологии

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Предложена двухуровневая модель синтеза композита из порошков, способных к химическим превращениям. Процесс управляется лазерным воздействием. Химические превращения моделируются на масштабном уровне частиц (в реакционной ячейке), где учитывается контролирующая роль диффузии в механизме реакций. Задача для реакционной ячейки решается аналитически, что удобно при численной реализации всей модели. Продемонстрирована роль важных параметров – плотности мощности луча лазера, ширины сканирования и даны параметры, характеризующие потери тепла. Показана возможность управления фазовой структурой.

About the authors

А. Г. Князева

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Author for correspondence.
Email: anna-knyazeva@mail.ru
Russian Federation, Томск

О. Н. Крюкова

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Email: anna-knyazeva@mail.ru
Russian Federation, Томск

References

  1. Dadbakhsh S., Mertens R., Hao L., Van Humbeeck J., and Kruth J.-P. Selective laser melting to manufacture “in situ” metal matrix composites: a review // Adv. Eng. Mater. 2019. V. 21. P. 1801244.
  2. Clemens H., Mayer S. Design, processing, microstructure, properties, and applications of advanced intermetallic TiAl alloys // Adv. Eng. Mater. 2013. V. 15. P. 191.
  3. Arcobello Varlese F., Tului M., Sabbadini S., Pellissero F., Sebastiani M., Bemporad E. Optimized coating procedure for the protection of TiAl intermetallic alloy against high temperature oxidation. // Intermetallics. 2013. V. 37. P. 76.
  4. By Lai-Chang Zhang and Hooyar Attar Selective Laser Melting of Titanium Alloys and Titanium Matrix Composites for Biomedical Applications: A Review // Adv. Eng. Mater. 2016. V. 18 № 4. P. 463.
  5. Yeh C.L., Li R.F. Formation of TiAleTi5Si3 and TiAleAl2O3 in situ composites by combustion synthesis // Intermetallics. 2008. V. 16. P. 64.
  6. Levashov E.A., Mukasyan A.S., Rogacheva A.S., and Shtansky D.V. Self-propagating high-temperature synthesis of advanced materials and coatings // Int. Mater. Rev. 2017. V. 62. № 4. P. 203.
  7. Horvitz D., Gotmana I., Gutmanas E.Y., Claussen N. In situ processing of dense Al2O3–Ti aluminide interpenetrating phase composites // J. Eur. Ceram. Soc. 2002. V. 22. P. 947.
  8. Fereiduni E., Ghasemi A. and Elbestawi M. Selective Laser Melting of Aluminum and Titanium Matrix Composites: Recent Progress and Potential Applications in the Aerospace Industry // Aerospace. 2020. V. 7. P. 77.
  9. Teichmanova A., Michalcova A., Necas D. Microstructure and Phase Composition of thin Protective Layers of Titanium Aluminides Prepared by Self-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS) for Ti-6Al-4V Alloy // Manuf. Technol. 2022. V. 22. № 5. P. 605.
  10. Matouš K., Geers M.G.D., Kouznetsova V.G., Gillman A. A review of predictive nonlinear theories for multiscale modeling of heterogeneous materials // J. Comput. Phys. 2017. V. 330. P. 192.
  11. Yang M., Wang Lu, Yan W. Phase-field modeling of grain evolution in additive manufacturing with addition of reinforcing particles // Addit. Manuf. 2021. V. 47. P. 102286.
  12. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. М.: Эдиториал УРСС, 2003. 784 с.
  13. Ковалев О.Б., Беляев В.В. Математическое моделирование металлохимических реакций в двухкомпонентной реагирующей дисперсной смеси // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 5. С. 64. [Kovalev O.B., Belyaev V.V. Mathematical modeling of metallochemical reactions in a two-species reacting disperse mixture // Combust. Explos. Shock Waves. 2013. V. 49. P. 563.]
  14. Ковалев О.Б., Фомин В.М. К теории межфазного взаимодействия в смеси реагирующих металлических порошков // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 6. С. 44. [Kovalev O.B., Fomin V.M. On the Theory of Interphase Interaction in a Mixture of Reacting Metal Particles // Combust. Explos. Shock Waves. 2002. V. 38. P. 655.]
  15. Knyazeva A.G., Bukrina N.V. Simulation of reaction initiation in powder compacting from the surface with composite formation in equivalent reaction cell // Combust. Theory Model. 2023. V.27. № 7. P. 883.
  16. Kryukova O.N., Knyazeva A.G. Two-Level Model Controlled Synthesis of a Composite on a Substrate // Multiscale Sci. Eng. 2023. № 5. P. 10.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences