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Accès ouvert déclaré 2025 article

Multi-physics modeling of laser melted magnesium alloy: Bridging melt pool dynamics to microstructure evolution

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Rattachement africain : cn, mt. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

• A multi-physics framework integrating of DEM, FVM-VOF, and PFM is establish to resolve multi-scale LPBF-processed Mg alloy. • Semi-elliptical molten pool exhibits intense Marangoni convection at the front, transitioning subdued flow in rear regions. • Columnar dendrites progress through linear growth, instability, competitive growth, and stabilization, governed by G and R . • Elevated P , combined with low V , promotes coarsen dendrites and homogenizes solutes. Laser powder bed fusion (LPBF) has revolutionized modern manufacturing by enabling high design freedom, rapid prototyping, and tailored mechanical properties. However, optimizing process parameters remains challenging due to the trial-and-error approaches required to capture subtle parameter-microstructure relationships. This study employed a multi-physics computational framework to investigate the melting and solidification dynamics of magnesium alloy. By integrating the discrete element method for powder bed generation, finite volume method with volume of fluid for melt pool behavior, and phase-field method for microstructural evolution, the critical physical phenomena, including powder melting, molten pool flow, and directional solidification were simulated. The effects of laser power and scanning speed on temperature distribution, melt pool geometry, and dendritic morphology were systematically analyzed. It was revealed that increasing laser power expanded melt pool dimensions and promoted columnar dendritic growth, while high scanning speeds reduced melt pool stability and refined dendritic structures. Furthermore, Marangoni convection and thermal gradients governed solute redistribution, with excessive energy input risking defects such as porosity and elemental evaporation. These insights establish quantitative correlations between process parameters, thermal history, and microstructural characteristics, providing a validated roadmap for LPBF-processed magnesium alloy with tailored performance.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Multi-physics modeling of laser melted magnesium alloy: Bridging melt pool dynamics to microstructure evolution
Date Crossref
01/12/2025
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Jiangxi University of Science and Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Tongling University Key Laboratory of Construction Hydraulic Robots of Anhui Higher Education Institutes pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Malta Department of Metallurgy and Materials Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Southeast University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Mechanical and Electrical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Materials Science and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Jiangxi University of Science and Technology, Key Laboratory of Construction Hydraulic Robots of Anhui Higher Education Institutes — Tongling University et Department of Metallurgy and Materials Engineering — University of Malta, avec 3 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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