【技術實現步驟摘要】
本申請涉及一種用于金屬增材制造的凝固相圖的生成方法、裝置和設備，屬于金屬增材制造和數值模擬。
技術介紹
1、增材制造(三維打印)技術是一種通過逐層堆積材料以構建三維結構的先進制造技術。與傳統(tǒng)的切削加工和鑄造等方法相比，增材制造具有更高的靈活性、更快的生產周期和更少的材料浪費。因此，在航空航天、汽車制造、醫(yī)療設備和其他領域，增材制造技術得到了廣泛的應用。
2、在增材制造過程中，材料的凝固行為對最終產品的性能至關重要。凝固過程中發(fā)生的相變、晶體生長和相分布對材料的力學性能、熱性能和耐腐蝕性能等起著重要作用。因此，了解和預測凝固組織的形成對于實現材料性能的優(yōu)化至關重要。
3、在增材制造過程中，非平衡凝固是一種常見現象，它指的是在快速冷卻或凝固速度不均勻的條件下發(fā)生的凝固過程。非平衡凝固可以改變材料的相變行為。例如，某些合金在非平衡凝固條件下可能形成亞穩(wěn)定相或非平衡固溶體，這些相在傳統(tǒng)凝固條件下是難以獲得的。這可以為材料的定制和功能化提供更多的可能性。因此，預測和優(yōu)化非平衡凝固組織對于實現所需的材料性能至關重要。
4、在傳統(tǒng)的材料研究中，凝固組織的預測和優(yōu)化設計往往需要進行大量的實驗和試驗，從而會耗費大量時間和資源。
技術實現思路
1、本申請?zhí)峁┮环N用于金屬增材制造的凝固相圖的生成方法、裝置和設備，以解決在傳統(tǒng)的材料研究中，凝固組織的預測和優(yōu)化設計往往需要進行大量的實驗和試驗，從而會耗費大量時間和資源的問題。
2、第一方面，本申請實施例提供一
3、確定合金體系；其中，所述合金體系為多組元合金；
4、基于熱力學計算和高通量計算方法，調用預先編寫的處理程序，利用計算軟件對所述合金體系進行模擬計算，得到計算結果；其中，所述計算結果包括非平衡凝固組織數據；
5、對所述計算結果中的非平衡凝固組織數據進行統(tǒng)計分析和特征提取，得到特征參數，并對所述特征參數進行分析處理，得到所述合金體系中各成分與非平衡凝固組織結構之間的對應關系；
6、基于所述對應關系，預測給定合金成分下的非平衡凝固組織結構，并生成凝固相圖。
7、基于以上的方法，可選地，所述確定合金體系，包括：
8、確定合金的基體元素和其余各個元素及其含量范圍，得到成分列表；
9、確定每個元素計算的步長；
10、基于所述成分列表和所述步長，確定合金體系。
11、基于以上的方法，可選地，所述基于熱力學計算和高通量計算方法，調用預先編寫的處理程序，利用計算軟件對所述合金體系進行模擬計算，得到計算結果，包括：
12、利用python程序讀取所述合金體系的成分列表和每個元素計算的步長；
13、調用tc_python選擇scheil-gulliver模型作為計算模型；
14、確定計算參數的值；其中，所述計算參數包括：計算開始溫度、計算結束溫度、溫度步長、溫度單位、成分單位、掃描速度、固/液界面與掃描方向夾角、主固相和凝固速度；
15、基于所述計算模型和所述計算參數的值，引入多線程進行高通量計算，生成固相分數、各相結構分數與溫度之間的scheil-gulliver凝固曲線。
16、基于以上的方法，可選地，還包括：
17、將計算結果以csv格式進行保存。
18、基于以上的方法，可選地，所述計算模型具體為scheil-gulliver模型中的solutetrapping模型。
19、基于以上的方法，可選地，還包括：
20、將各成分與非平衡凝固組織結構之間的對應關系進行可視化展示。
21、第二方面，本申請實施例還提供一種用于金屬增材制造的凝固相圖的生成裝置，所述裝置包括：
22、確定模塊，用于確定合金體系；其中，所述合金體系為多組元合金；
23、計算模塊，用于基于熱力學計算和高通量計算方法，調用預先編寫的處理程序，利用計算軟件對所述合金體系進行模擬計算，得到計算結果；其中，所述計算結果包括非平衡凝固組織數據；
24、分析模塊，用于對所述計算結果中的非平衡凝固組織數據進行統(tǒng)計分析和特征提取，得到特征參數，并對所述特征參數進行分析處理，得到所述合金體系中各成分與非平衡凝固組織結構之間的對應關系；
25、預測模塊，用于基于所述對應關系，預測給定合金成分下的非平衡凝固組織結構，并生成凝固相圖。
26、第三方面，本申請實施例還提供一種電子設備，其包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器調用并執(zhí)行所述計算機程序時，實現如第一方面任意一項所述的用于金屬增材制造的凝固相圖的生成方法。
27、本申請?zhí)峁┑挠糜诮饘僭霾闹圃斓哪滔鄨D的生成方法、裝置和設備中，通過確定合金體系，基于熱力學計算和高通量計算方法，調用預先編寫的處理程序，利用計算軟件對合金體系進行模擬計算，得到計算結果，對計算結果中的非平衡凝固組織數據進行統(tǒng)計分析和特征提取，得到特征參數，并對特征參數進行分析處理，可以得到合金體系中各成分與非平衡凝固組織結構之間的對應關系，然后基于該對應關系，可以預測給定合金成分下的非平衡凝固組織結構，并生成凝固相圖。如此設置，將非平衡凝固的相結構作為主要影響因素，采用熱力學軟件和計算機語言相結合，通過非平衡凝固理論來實現大空間內多組元合金的凝固計算，可以為增材制造凝固過程提供凝固相圖，免去實驗和試驗過程，從而能夠節(jié)省時間和資源。
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1.一種用于金屬增材制造的凝固相圖的生成方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定合金體系，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于熱力學計算和高通量計算方法，調用預先編寫的處理程序，利用計算軟件對所述合金體系進行模擬計算，得到計算結果，包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述計算模型具體為Scheil-Gulliver模型中的Solute?Trapping模型。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
7.一種用于金屬增材制造的凝固相圖的生成裝置，其特征在于，包括：
8.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器調用并執(zhí)行所述計算機程序時，實現如權利要求1至6任意一項所述的用于金屬增材制造的凝固相圖的生成方法。
【技術特征摘要】
1.一種用于金屬增材制造的凝固相圖的生成方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定合金體系，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于熱力學計算和高通量計算方法，調用預先編寫的處理程序，利用計算軟件對所述合金體系進行模擬計算，得到計算結果，包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李小群，侯雅青，李發(fā)發(fā)，蔡味東，高帷策，宋有朋，楊佳惠，蘇航，
申請(專利權)人：中國鋼研科技集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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