摘要：3D打印低材料消耗与高设计自由化的特征使其与Ti合金在工业领域的应用具有密切的关联性，但3D打印材料往往表现出疲劳性能不佳的特征严重影响了其应用。通常疲劳性能差归结于当前打印工艺致使的材料中的微孔导致，来自中国科学院的Zhan Qu等人基于相变与晶粒生长的异步

3D打印低材料消耗与高设计自由化的特征使其与Ti合金在工业领域的应用具有密切的关联性，但3D打印材料往往表现出疲劳性能不佳的特征严重影响了其应用。通常疲劳性能差归结于当前打印工艺致使的材料中的微孔导致，来自中国科学院的Zhan Qu等人基于相变与晶粒生长的异步性，开发了一种净AM加工技术，成功地重建了Ti-6Al-4V钛合金中近似无孔隙的AM微观结构。

研究表明，随着微小孔洞的减少，微观结构的细化，材料的抗疲劳性能得到显著提升。同时也证明了无孔隙AM钛合金微观结构具有极高的抗疲劳性的观点，并能将此结论扩展到其他金属材料体系。这为未来追求最佳疲劳性能的发展方向作出了重要指导。

图1 印刷态和其他三种状态的微孔分布和微观结构。

图2 不同工艺处理的Ti-6Al-4V拉伸性能与疲劳性能比较。

图3 净AM微观结构与其他微观结构和材料相比疲劳强度和比疲劳强度。

图4 疲劳开裂模式和相应的微观结构信息

相关研究成果以“High fatigue resistance in a titanium alloy via near-void-free 3D printing”为题发表在上nature上（Volume 626, 28 February 2024），论文第一作者为Zhan Qu，共同通讯作者为Zhenjun Zhang，Zhefeng Zhang和Robert O. Ritchie。

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来自：吴亚轩（解读） 多尺度力学

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来源：江苏激光联盟