【解析】3D打印微桁架中的缺陷分布

金屬3D打印技術的飛速發(fā)展，尤其是電子束選區(qū)熔化（EBM）和激光選區(qū)熔化（SLM），使得傳統(tǒng)技術難以制備的微桁架結構成為了當前3D打印領域研究的一個熱點?，F(xiàn)有研究大多通過改變單胞的立體結構，來研究微桁架材料的力學性能，但對于微桁架的微觀組織對力學性能的影響還缺乏充分研究。與此同時，金屬3D打印過程產(chǎn)生氣孔、熔合不良等微觀缺陷也會對桁架結構的力學性能產(chǎn)生影響。

英國謝菲爾德大學的研究團隊采用電子束選區(qū)熔化技術（EBM）制備了不同孔隙率的Ti-6Al-4V十字網(wǎng)格微桁架材料，通過對桁架進行不同的熱處理，以此來闡明為微觀組織和缺陷對微桁架結構力學性能影響。

研究結果表明，低于β相轉(zhuǎn)變點時，熱處理對桁架微觀組織的影響不大；而在β相轉(zhuǎn)變點以上熱處理時，不僅粗化了微觀組織，而且使得微桁架結構的強度下降了10%。另外，EBM制備的微桁架材料單胞桿的直徑（孔隙率）與其壓縮強度符合簡單的Gibson- Ashby函數(shù)關系。

作者用μ-CT獲得了不同孔隙率的微桁架結構中缺陷的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同生長方向的缺陷分布不同。對于豎直方向生長的單胞而言，其缺陷大多分布在電子束掃描的搭接處，而對于水平生長而言，缺陷則大多分布在單胞桿表面，并且不同位置缺陷的形成機制進行了解釋。

作者： 楊坤 湯慧萍

來源： 3D打印分會中國機械工程學會

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