Том 20 (2017)


Numerical study of mechanical properties of nanoparticles of β-type Ti-Nb alloy under conditions identical to laser sintering. Multilevel approach

A.Yu. Nikonov1,2, A.M. Zharmukhambetova2, A.V. Ponomareva3, A.I. Dmitriev1,2

1Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, 634055, Russia
2National Research Tomsk State University, Tomsk, 634050, Russia
3National University of Science and Technology MISiS, Moscow, Russia

 

УДК 539.32, 539.61

 

A multilevel approach is used to numerically investigate physical and mechanical properties of titanium-based bcc alloys and their behavior under conditions identical to selective laser sintering. Elastic properties of b-Ti-Nb alloy are calculated within the first principles approach. An algorithm is proposed and tested to optimize the calculations and reduce their number by more than 5 times. A molecular dynamics method is employed to study structural changes of titanium and niobium powder particles during sintering and to calculate adhesion characteristics of nanoparticles of the produced alloy depending on the external action. The simulation results are in good agreement with the known experimental data and can be used as input data both for numerical models of a higher spatial scale and for the optimization of production parameters of titanium alloys by additive technologies. 

 

 

Численное изучение изменения структуры и механических свойств наночастиц b-сплава Ti-Nb в условиях идентичных лазерному спеканию. Многоуровневый подход

В работе с использованием многоуровневого подхода проведено численное исследование физико-механических свойств ОЦК-сплавов на основе титана и изучено их поведение в условиях идентичных селективному лазерному спеканию. В рамках первопринципного подхода вычислены упругие свойства β-сплава Ti-Nb. Предложен и апробирован алгоритм оптимизации расчетов, позволивший сократить объем вычислений более чем в 5 раз. С использованием метода молекулярной динамики исследовано изменение структуры частиц порошка титана и ниобия в процессе плавления и рассчитаны адгезионные характеристики наночастиц образовавшегося сплава в зависимости от условий внешнего воздействия. Результаты моделирования хорошо коррелируют с известными экспериментальными данными и могут быть использованы в качестве входных данных для численных моделей большего пространственного масштаба, а также для оптимизации параметров процесса получения титановых сплавов с использованием аддитивных технологий.

 


стр. 43 – 50

Образец цитирования:
A.Yu. Nikonov, A.M. Zharmukhambetova, A.V. Ponomareva, A.I. Dmitriev  Numerical study of mechanical properties of nanoparticles of β-type Ti-Nb alloy under conditions identical to laser sintering. Multilevel approach // Физ. мезомех. - 2017. - Т. 20. - № 5. - С. 43-50


вернуться