近日，我院2021级硕士研究生张文斌同学在增材制造建模与模拟方向取得新进展，其研究成果以“Lattice Boltzmann modeling of convective heat and solute transfer in additive manufacturing of multi-component alloys”为题发表于增材制造领域国际期刊《Additive Manufacturing》。该期刊以致力于加强增材制造领域的创新性及应用而被誉为增材制造领域的Top期刊，是Elsevier出版社旗下、中科院工程技术领域一区期刊，其最新影响因子11.0。
增材制造技术为产品的设计和制造方式带来了颠覆性的转变。论文在前期工作的基础上，开发了一种新颖而全面的格子玻尔兹曼自由表面模型，用于模拟多元合金在增材制造过程中的熔池演化、合金熔化重凝、溶质输运及扩散全过程，部分模拟结果如图1所示。该模型全双向耦合自由表面流动-固液相变-多元溶质传输等多物理过程，模型构建与热动力学参数传递如图2所示。本论文模型展了格子玻尔兹曼方法在数值建模与模拟领域的巨大潜力和天然优势，为理解合金设计、材料工艺和制造过程中熔体流动、热质输运及相变规律提供了新方案。
图1. 本论文部分研究结果
图2. 多元体系增材模型构建与热动力学参数传递示意图
我院硕士生张文斌是论文的第一作者，我院孙东科教授为论文通讯作者，东南大学机械工程学院为论文第一单位和唯一通讯单位。论文工作获得国家重点研发计划（2021YFB3702605）和中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室的资助。此外，国际著名热动力学软件与数据库公司CompuTherm LLC全球副总裁、美国ASM International 会士、Pandat软件创始人之一陈双林教授在相图计算方面给予了深入而细致的指导。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104089