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Unraveling the Mesoscale Evolution of Microstructure during Supersonic Impact of Aluminum Powder Particles

机译：揭示铝粉颗粒超音速冲击过程中微观结构的中尺度演变

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摘要

A critical challenge in the predictive capability of materials deformation behavior under extreme environments is the availability of computational methods to model the microstructural evolution at the mesoscale. The capability of the recently-developed quasi-coarse-grained dynamics (QCGD) method to model mesoscale behavior is demonstrated for the phenomenon of supersonic impact of 20 µm sized Al particles on to an Al substrate at various impact velocities and over time and length scales relevant to cold spray deposition. The QCGD simulations are able to model the kinetics related to heat generation and dissipation, and the pressure evolution and propagation, during single particle impact over the time and length scales that are important experimentally. These simulations are able to unravel the roles of particle and substrate deformation behavior that lead to an outward/upward flow of both the particle and the substrate, which is a likely precursor for the experimentally observed jetting and bonding of the particles during cold spray impact.
机译：在极端环境下材料变形行为的预测能力中的一个关键挑战是在中尺度上模拟微观结构演化的计算方法的可用性。演示了最新开发的准粗粒度动力学（QCGD）方法对中尺度行为进行建模的能力，该现象针对20微米微米大小的Al颗粒在不同的冲击速度以及时间和长度范围内以超音速冲击到Al衬底上的现象。与冷喷涂沉积有关。 QCGD模拟能够对在实验上很重要的时间和长度尺度上的单个粒子撞击过程中与热量产生和耗散以及压力演化和传播相关的动力学进行建模。这些模拟能够揭示导致颗粒和基质向外/向上流动的颗粒和基质变形行为的作用，这是在冷喷涂冲击过程中通过实验观察到的颗粒喷射和结合的可能先兆。

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