【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种用于金属增材制造的凝固相图的生成方法、装置和设备，属于金属增材制造和数值模拟。
技术介绍
1、增材制造(三维打印)技术是一种通过逐层堆积材料以构建三维结构的先进制造技术。与传统的切削加工和铸造等方法相比，增材制造具有更高的灵活性、更快的生产周期和更少的材料浪费。因此，在航空航天、汽车制造、医疗设备和其他领域，增材制造技术得到了广泛的应用。
2、在增材制造过程中，材料的凝固行为对最终产品的性能至关重要。凝固过程中发生的相变、晶体生长和相分布对材料的力学性能、热性能和耐腐蚀性能等起着重要作用。因此，了解和预测凝固组织的形成对于实现材料性能的优化至关重要。
3、在增材制造过程中，非平衡凝固是一种常见现象，它指的是在快速冷却或凝固速度不均匀的条件下发生的凝固过程。非平衡凝固可以改变材料的相变行为。例如，某些合金在非平衡凝固条件下可能形成亚稳定相或非平衡固溶体，这些相在传统凝固条件下是难以获得的。这可以为材料的定制和功能化提供更多的可能性。因此，预测和优化非平衡凝固组织对于实现所需的材料性能至关重要。
4、在传统的材料研究中，凝固组织的预测和优化设计往往需要进行大量的实验和试验，从而会耗费大量时间和资源。
技术实现思路
1、本申请提供一种用于金属增材制造的凝固相图的生成方法、装置和设备，以解决在传统的材料研究中，凝固组织的预测和优化设计往往需要进行大量的实验和试验，从而会耗费大量时间和资源的问题。
2、第一方面，本申请实施例提供一
3、确定合金体系；其中，所述合金体系为多组元合金；
4、基于热力学计算和高通量计算方法，调用预先编写的处理程序，利用计算软件对所述合金体系进行模拟计算，得到计算结果；其中，所述计算结果包括非平衡凝固组织数据；
5、对所述计算结果中的非平衡凝固组织数据进行统计分析和特征提取，得到特征参数，并对所述特征参数进行分析处理，得到所述合金体系中各成分与非平衡凝固组织结构之间的对应关系；
6、基于所述对应关系，预测给定合金成分下的非平衡凝固组织结构，并生成凝固相图。
7、基于以上的方法，可选地，所述确定合金体系，包括：
8、确定合金的基体元素和其余各个元素及其含量范围，得到成分列表；
9、确定每个元素计算的步长；
10、基于所述成分列表和所述步长，确定合金体系。
11、基于以上的方法，可选地，所述基于热力学计算和高通量计算方法，调用预先编写的处理程序，利用计算软件对所述合金体系进行模拟计算，得到计算结果，包括：
12、利用python程序读取所述合金体系的成分列表和每个元素计算的步长；
13、调用tc_python选择scheil-gulliver模型作为计算模型；
14、确定计算参数的值；其中，所述计算参数包括：计算开始温度、计算结束温度、温度步长、温度单位、成分单位、扫描速度、固/液界面与扫描方向夹角、主固相和凝固速度；
15、基于所述计算模型和所述计算参数的值，引入多线程进行高通量计算，生成固相分数、各相结构分数与温度之间的scheil-gulliver凝固曲线。
16、基于以上的方法，可选地，还包括：
17、将计算结果以csv格式进行保存。
18、基于以上的方法，可选地，所述计算模型具体为scheil-gulliver模型中的solutetrapping模型。
19、基于以上的方法，可选地，还包括：
20、将各成分与非平衡凝固组织结构之间的对应关系进行可视化展示。
21、第二方面，本申请实施例还提供一种用于金属增材制造的凝固相图的生成装置，所述装置包括：
22、确定模块，用于确定合金体系；其中，所述合金体系为多组元合金；
23、计算模块，用于基于热力学计算和高通量计算方法，调用预先编写的处理程序，利用计算软件对所述合金体系进行模拟计算，得到计算结果；其中，所述计算结果包括非平衡凝固组织数据；
24、分析模块，用于对所述计算结果中的非平衡凝固组织数据进行统计分析和特征提取，得到特征参数，并对所述特征参数进行分析处理，得到所述合金体系中各成分与非平衡凝固组织结构之间的对应关系；
25、预测模块，用于基于所述对应关系，预测给定合金成分下的非平衡凝固组织结构，并生成凝固相图。
26、第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，其包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用并执行所述计算机程序时，实现如第一方面任意一项所述的用于金属增材制造的凝固相图的生成方法。
27、本申请提供的用于金属增材制造的凝固相图的生成方法、装置和设备中，通过确定合金体系，基于热力学计算和高通量计算方法，调用预先编写的处理程序，利用计算软件对合金体系进行模拟计算，得到计算结果，对计算结果中的非平衡凝固组织数据进行统计分析和特征提取，得到特征参数，并对特征参数进行分析处理，可以得到合金体系中各成分与非平衡凝固组织结构之间的对应关系，然后基于该对应关系，可以预测给定合金成分下的非平衡凝固组织结构，并生成凝固相图。如此设置，将非平衡凝固的相结构作为主要影响因素，采用热力学软件和计算机语言相结合，通过非平衡凝固理论来实现大空间内多组元合金的凝固计算，可以为增材制造凝固过程提供凝固相图，免去实验和试验过程，从而能够节省时间和资源。
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1.一种用于金属增材制造的凝固相图的生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定合金体系，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于热力学计算和高通量计算方法，调用预先编写的处理程序，利用计算软件对所述合金体系进行模拟计算，得到计算结果，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算模型具体为Scheil-Gulliver模型中的Solute Trapping模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
7.一种用于金属增材制造的凝固相图的生成装置，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用并执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至6任意一项所述的用于金属增材制造的凝固相图的生成方法。
【技术特征摘要】
1.一种用于金属增材制造的凝固相图的生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定合金体系，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于热力学计算和高通量计算方法，调用预先编写的处理程序，利用计算软件对所述合金体系进行模拟计算，得到计算结果，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小群，侯雅青，李发发，蔡味东，高帷策，宋有朋，杨佳惠，苏航，
申请(专利权)人：中国钢研科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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