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
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
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.
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.