增材制造正迅速成为生产复杂几何形状的可行替代方案，使其成为制造航空航天部件的潜在选择。喷气发动机中的高压涡轮叶片不仅具有复杂的几何形状，而且还需要严格的微观结构规格，例如单晶度。拓扑结构和微观结构的复杂性相结合，使得确定这些叶片增材制造的正确工艺参数变得具有挑战性。在本文中，我们描述了一种识别这些参数的创新工作流程，包括熔池长度尺度的基于物理的建模以及晶粒和树枝状长度尺度的微观结构建模。我们引入了一种新颖的漫反射界面启发模型来模拟多层增材制造过程中的熔池形状。从该模型获得的热历史用于基于 Potts 的微观结构模型，以确定凝固过程中的近似纹理。通过结合工艺和晶粒尺度模型，我们确定了单晶构建的参数空间。实验分析证实，确定的参数产生了单晶微观结构。此外，热历史用于相场仿真，该仿真考虑了 CMSX-4 合金的所有成分，以确定初级枝晶臂间距 （PDAS），通过与实验测量值进行比较，用于验证从工艺模型得出的凝固条件。因此，建模和实验的互补使用提供了见解，允许确定适合外延生长的加法参数，并有助于设计构建复杂形状的策略。



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