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【解析】3D打印微桁架中的缺陷分布

http://www.printing.hc360.com2017年12月21日21:14 来源:3D打印分会中国机械工程学会 T|T

    金属3D打印技术的飞速发展,尤其是电子束选区熔化(EBM)和激光选区熔化(SLM),使得传统技术难以制备的微桁架结构成为了当前3D打印领域研究的一个热点。现有研究大多通过改变单胞的立体结构,来研究微桁架材料的力学性能,但对于微桁架的微观组织对力学性能的影响还缺乏充分研究。与此同时,金属3D打印过程产生气孔、熔合不良等微观缺陷也会对桁架结构的力学性能产生影响。    

    英国谢菲尔德大学的研究团队采用电子束选区熔化技术(EBM)制备了不同孔隙率的Ti-6Al-4V十字网格微桁架材料,通过对桁架进行不同的热处理,以此来阐明为微观组织和缺陷对微桁架结构力学性能影响。

    研究结果表明,低于β相转变点时,热处理对桁架微观组织的影响不大;而在β相转变点以上热处理时,不仅粗化了微观组织,而且使得微桁架结构的强度下降了10%。另外,EBM制备的微桁架材料单胞杆的直径(孔隙率)与其压缩强度符合简单的Gibson-Ashby函数关系。

    作者用μ-CT获得了不同孔隙率的微桁架结构中缺陷的分布规律,发现不同生长方向的缺陷分布不同。对于竖直方向生长的单胞而言,其缺陷大多分布在电子束扫描的搭接处,而对于水平生长而言,缺陷则大多分布在单胞杆表面,并且不同位置缺陷的形成机制进行了解释。

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