Multi-physics Study of Thermal History Effect on Non-equilibrium Solidification Microstructure of Ti-Nb Alloy During Dual-Track Selective Laser Melting

通过多物理场方法来量化工艺参数（激光功率、扫描速度、扫描间距和扫描策略）的变化对Ti-25Nb（原子分数）合金激光选区熔化（SLM）双道扫描过程的热历史以及相应的显微组织演变的影响。模拟结果表明，在双道扫描下，提高激光功率会形成更大的热积累，从而导致重熔时熔池体积增大和晶粒变粗。降低扫描速度会增强重熔，并促进熔池顶部的胞状晶生长，而更快的扫描速度会产生更粗糙的熔体轨迹和更细小的晶粒。扫描间距显著影响熔池尺寸和显微组织形态，较小的扫描间距有助于重熔。此外，采用往复式扫描时，第二熔道中晶粒的取向与第一熔道中的取向明显不同。更重要的是，与第一道次扫描相比，第二道次扫描后重熔熔池边界处的温度梯度和冷却速率都降低了，导致界面速度降低，凝固微观结构发生了显著变化。本研究为非平衡凝固组织调控提供了理论基础，并为钛合金的SLM工艺参数优化提供了新的见解。