选区激光熔化制备TPMS晶格结构及力学性能

作     者：魏取龙 姜丽红 刘征 朱琳 范炼海 王冠刚 赵明杰 郭正华 

作者机构：南昌航空大学航空制造工程学院 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52305373) 

主　　题：Ti-6Al-4V 选区激光熔化(SLM) 三周期极小曲面(TPMS) 力学性能 破坏机制 

摘      要：三周期极小曲面(TPMS)晶格结构具有轻质、高强和能量吸收特性使其具有广泛的轻量化设计前景，然而传统方法难以制造。以Ti-6Al-4V粉末为材料，采用选区激光熔化(SLM)技术制备Gyroid和Primitive两种结构不同孔隙率的晶格点阵试样和实体拉伸试样，并进行力学性能和微观组织分析。结果表明：TPMS力学性能随孔隙率的增加而呈降低趋势，Primitive结构塑性优于Gyroid结构而整体强度低于Gyroid结构。TPMS晶格结构压缩屈服强度达到498MPa，抗拉强度达到373MPa，力学性能优于基于杆径类(BCC、FCC)的晶格结构，且点阵结构的延伸率比实体试样提高了2.8%～14%。两种点阵结构的断裂模式均为韧性和脆性混合，在点阵结构表面存在气孔和未熔合粉末，这种微观缺陷并不会影响其破坏机制。在相同工艺参数下制备的实体拉伸试样抗拉强度达到1050MPa，延伸率达到17.5%，优于传统铸造Ti-6Al-4V合金力学性能。