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Una revisión de simulaciones a gran escala de la evolución microestructural durante la solidificación de aleaciones

Autores: Cusato, Nicholas; Nabavizadeh, Seyed Amin; Eshraghi, Mohsen

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Simulaciones a gran escala
Solidificación de aleaciones
Evolución microestructural
Dendritas
Esquemas numéricos
Fenómenos de transporte

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 6

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Durante las últimas dos décadas, los investigadores han mostrado interés en simulaciones a gran escala para analizar la solidificación de aleaciones. Los avances en observaciones de rayos X in situ de la evolución microestructural de los dendritas han mostrado defectos que pueden ser muy costosos para los fabricantes. Estas simulaciones proporcionan la base para entender fenómenos aplicados a meso/macroescala con detalles a microescala utilizando varios esquemas numéricos para simular la morfología y resolver fenómenos de transporte. Los métodos para simular metodologías incluyen autómatas celulares, campo de fase, seguimiento directo de interfaces, conjunto de niveles, redes de agujas dendríticas y Monte Carlo, mientras que los métodos de elementos finitos, diferencias finitas, volúmenes finitos y Boltzmann en red se utilizan comúnmente para resolver fenómenos de transporte. En este artículo, se exploran estas metodologías en detalle con respecto a la simulación de la evolución de la microestructura dendrítica y otras características relacionadas con la solidificación. La investigación actual, desde innovaciones en algoritmos para escalado hasta detalles de procesamiento paralelo, se presenta con un enfoque en entender fenómenos complejos del mundo real. Los temas incluyen simulaciones a gran escala de características con y sin convección, transición de columnar a equiaxed, interacciones de dendritas, crecimiento competitivo, microsegregación, permeabilidad y aplicaciones como la fabricación aditiva. Esta revisión proporciona el marco y las metodologías para lograr escalabilidad mientras se destacan las áreas de enfoque que necesitan más atención.

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