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龙图腾网获悉哈尔滨理工大学申请的专利一种激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120877985B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510975451.5，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟方法是由刘东戎;解华臻;赵思聪;冯义成;郭二军设计研发完成，并于2025-07-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟方法在说明书摘要公布了：一种激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟方法，它属于复合材料微观组织的数值模拟技术领域。本发明解决了现有数值模拟方法未充分考虑枝晶生长与颗粒移动之间的相互作用的问题。本发明基于电子探针实验表征结果，将铸态真实的固相成分场作为计算的初始条件，更真实地再现实际凝固过程，同时微观组织演化与颗粒移动进行耦合计算，采用元胞自动机技术模拟存在增强颗粒的镁合金，考虑枝晶生长对颗粒运动的影响，可以实现激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值预测，可以更为准确的预测激光熔化金属过程中熔池内微观组织形成和颗粒迁移。本发明方法可以应用于颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟。

本发明授权一种激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种激光表面重熔颗粒增强镁基复合材料微观组织的数值模拟方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤： 步骤一、将制备的铸态试样作为基板，对基板表面进行喷砂处理后，再对处理后的基板进行激光表面重熔，并测量熔池深度Lmolten-pool和一次枝晶间距λPDAS； 计算非平衡凝固过程中的液相线温度T'l，再根据T'l、熔池深度Lmolten-pool和一次枝晶间距λPDAS计算非平衡凝固过程中共晶反应温度T'e； 步骤二、确定颗粒增强镁基复合材料熔体粘度与温度的对应关系； 步骤三、对熔池区域和空气层进行正方体网格划分，划分得到的每个正方体网格的尺寸均为Δx×Δx×Δx； 对基板层进行正方体网格划分，划分得到的每个正方体网格的尺寸均为Δxo×Δxo×Δxo，Δx＜Δxo； 通过网格划分可以计算LSR过程熔池内的热量和动量传输，从而描述熔池形成过程中温度场和流场变化； 步骤四、根据非平衡凝固过程中的液相线温度T'l、共晶反应温度T'e、熔体粘度与温度的对应关系进行空气层和熔池区域的流场计算，求解出平均密度以及金属液流动速度； 步骤五、对于空气层、熔池区域和基板区域，根据步骤四求解出的平均密度和金属液流动速度进行温度场计算； 步骤六、对于熔池区域，根据步骤四求解出的金属液流动速度计算颗粒所受合力，根据颗粒所受合力和步骤四求解出的金属液流动速度求解颗粒的运动方程，得到颗粒运动速度场； 步骤七、判断激光扫描工艺是否结束； 若激光扫描工艺结束，则停止计算，并输出不同时刻下熔池局部区域温度场、液体流动速度场以及颗粒运动速度场，再继续执行步骤八； 若激光扫描工艺未结束，则令时间步加1，利用步骤六计算出的颗粒所受合力返回执行步骤四； 步骤八、从熔池区域内选择出一个子区域作为组织模拟的计算域，对选择出的计算域进行网格划分，划分得到的每个网格的尺寸均为Δxsub-cell·Δxsub-cell，且Δx＞Δxsub-cell，划分得到的网格行数为NX-cell、网格列数为NY-cell； 根据步骤七中输出的熔池局部区域温度场得到组织模拟计算域的冷却曲线，并将冷却曲线上温度的最大值记为Tmax-cell；根据颗粒运动速度场得到组织模拟计算域内的颗粒总个数Npar； 步骤九、根据Tmax-cell进行微观组织形成，具体过程为： 步骤九一、读取电子探针表征所得的实验结果数据文件；所述实验结果数据文件为一个NX-cell行NY-cell列的矩阵； 步骤九二、根据冷却曲线为计算域中第i行第j列的网格赋予不同时刻下的温度Tcell,ki,j，冷却曲线包括的时间点个数为NK，时间步长为Δtcell＝Timecell,2-Timecell,1＝Timecell,3-Timecell,2＝…＝Timecell,NK-Timecell,NK-1，其中，Timecell,1为第1个时刻对应的时间； 且在同一时刻，计算域中每个网格的温度相同； 根据电子探针表征所得的实验结果数据文件为计算域中的各个网格赋予初始时刻下的固相成分Cscell,1i,j，其中，i的取值为[1,NX-cell]，j的取值为[1,NY-cell]； 步骤九三、在初始时刻，初始化网格i,j的液相成分初值为Cl,1i,j＝Cscell,1i,jkv，kv表示非平衡溶质分配系数，网格i,j的固相分数初值为fs-r,1i,j＝1，固液界面处成分的初值为再凝固阶段固相分数的初值为fs-s,ki,j＝0； 初始化时刻k＝1； 步骤九四、根据fs-r,ki,j计算网格i,j的熔化因子qm： 其中，qm为网格i,j的熔化因子，m为网格i,j的第一近邻网格，m'为网格i,j的第二近邻网格，d2为常数；若在k时刻，网格i,j的第一近邻中的第m个网格的固相分数fs-r,km0，则否则，若在k时刻，网格i,j的第二近邻中的第m'个网格的固相分数fs-r,km'0，则否则， 则固液界面处成分固相分数变化量Δfs-r和重熔阶段固相分数fs-r为： 其中，Tm为熔点，Δfs-r,ki,j表示k时刻的固相分数变化量，fs-r,k+1i,j表示k+1时刻网格i,j的固相分数，表示k+1时刻网格i,j的固液界面处成分； 采用显示差分算法求解偏微分方程，重熔过程中溶质扩散偏微分方程为： 其中，Cl,k+1i,j表示k+1时刻网格i,j的液相成分； 步骤九五、令k＝k+1，判断是否全部网格均满足fs-r,ki,j＝0； 若全部网格均满足fs-r,ki,j＝0，则表明完全熔化，此时Cscell,ki,j＝0，继续执行步骤九六； 若未全部网格均满足fs-r,ki,j＝0，则返回执行步骤九四； 步骤九六、根据fs-s,ki,j计算网格i,j的凝固因子qs： 则固液界面处成分固相分数变化量Δfs-s和再凝固阶段固相分数fs-s为： 其中，Γ为吉布斯系数，wmc为固液界面曲率，Δfs-s,ki,j表示k时刻的固相分数变化量，fs-s,k+1表示k+1时刻再凝固阶段的固相分数； 固液界面曲率的计算公式为： 其中，为各向异性函数，表示矢量的散度； 其中，nz＝0为二维组织模拟,ε1、ε2和ε3为系数； 采用显示差分算法求解偏微分方程，再凝固过程中溶质扩散方程为： 其中， 步骤九七、令k＝k+1，判断是否计算域内的全部网格均满足fs-s,ki,j＝1； 若全部网格均满足fs-s,ki,j＝1，则表明完全凝固，Cl,ki,j＝0； 若未全部网格均满足fs-s,ki,j＝1，则返回执行步骤九六； 采用元胞自动机技术对步骤九四和步骤九六计算结果代表的过程进行模拟，即实现固相的重熔以及液相中枝晶组织形成的模拟，输出不同时刻下的微观组织。

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