Численное моделирование плавления двухкомпонентных порошков при лазерном спекании

Численно исследуется процесс прямого спекания металлических порошков под действием лазерного излучения. Рассматривается двухкомпонентная смесь порошков, состоящая из легкоплавкой и тугоплавкой компонент. Модель базируется на самосогласованных нелинейных уравнениях непрерывности для объемных долей легкоплавкой и тугоплавкой компонент смеси и на уравнении переноса энергии в системе расплав – порошковая смесь. Она учитывает движение твердых частиц за счет усадки, связанной с изменением плотности порошковой смеси, а также конвективные потоки, обусловленные действием сил поверхностного натяжения и гравитации. Течение жидкости описывается в рамках закона фильтрации Дарси. Обнаружен эффект конечной ширины зоны фазового перехода легкоплавкого порошка. Показано, что скорость расширения зоны плавления зависит как от параметров лазерного излучения (мощности луча), так и физических характеристик вещества частиц, и растет с увеличением проницаемости либо теплоты фазового перехода. Получена диаграмма эволюционности фронта плавления, позволяющая предсказать поведение решения в зависимости от параметров порошковой смеси (проницаемости, теплоты плавления).