增材制造镍基高温合金成形过程数值模拟研究进展

胡勇1,2,3张文格1,3马好放1,2王泽1,2杨小康1,2 (1. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室；2. 兰州理工大学 材料科学与工程学院；3. 兰州理工大学 温州泵阀工程研究院)

摘要：增材制造技术为镍基高温合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇，然而在实验研究和实际生产中仍然面临着较大的竞争压力，制约了增材制造镍基高温合金的快速发展。近年来，不同尺度的模拟方法逐步应用于指导镍基高温合金的增材制造和开发。宏观尺度模拟关注成形过程中的热历史、成形控制、残余应力分布和力学行为；介观尺度模拟主要用于解决成形过程中的激光吸收、熔池内熔体流动、熔化凝固、缺陷形成以及裂纹防治等问题；微观尺度模拟则聚焦于制造过程中构建材料的微观组织演化；而多尺度模拟通过耦合不同类型的模型，实现了材料成形过程中的跨尺度研究。本文通过综述宏观、介观和微观以及多尺度条件下镍基高温合金增材制造过程数值模拟研究进展，分析了不同模拟方法对于解决增材制造镍基高温合金成形和控性相关问题的策略和思路。最后，针对如何推动数值模拟在增材制造镍基高温合金开发中的应用进行了展望，并指出其发展方向。

关键词：增材制造；镍基高温合金；物理现象；多尺度；数值模拟