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选择性激光熔化制备的316L不锈钢的水平与垂直构建方向及后处理工艺对疲劳行为的影响

DOI：10.3390/ma12244203 期刊：Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 本文研究了选择性激光熔化（SLM）工艺制备的316L不锈钢的构建方向及后处理工艺（包括去应力退火、机加工和喷丸处理）对其疲劳行为的影响。研究发现，文献中未曾报道的水平构建（XY）和机加工（M）试样，在去应力（SR）与非去应力（NSR）状态下均展现出优于垂直构建（ZX）及传统制造316L不锈钢的疲劳性能。XY-M-SR与XY-M-NSR试样的疲劳行为相近，表明去应力退火对XY和M试样疲劳性能影响有限。由于延展性显著降低，ZX-M-SR试样相比ZX-M-NSR样品表现出更大的离散性和更低的疲劳强度。喷丸处理（SP）通过试样表面引入58 MPa压应力，有效改善了ZX-NSR试样的疲劳性能。拉伸与疲劳试样的断口分析深化了对激光系统制备316L不锈钢工艺参数、微观组织与力学性能关联性的认知——例如文献中从未报道过循环载荷下SLM打印件出现的鱼眼断裂形貌或球形阶梯特征。本研究全面揭示了SLM打印件静力学与疲劳性能的各向异性规律，以及可通过调控制备前后参数来提升激光系统制造钢合金疲劳性能的方法。
作者： Paul Wood，Tomasz Libura，Zbigniew L. Kowalewski，Gavin Williams，Ahmad Serjouei
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究构建方向和后处理工艺对选择性激光熔化（SLM）制造的不锈钢（SS）316L疲劳行为的影响。

研究成果

研究表明，构建方向与后处理工艺对选择性激光熔化（SLM）成型的316L不锈钢疲劳性能具有显著影响。XY-M-SR和XY-M-NSR试样展现出最高的疲劳强度。表面重熔处理对XY和M组试样的疲劳行为未产生明显影响。ZX-M-SR试样因延展性降低而表现出较低的疲劳强度。喷丸处理改善了ZX-NSR试样的疲劳性能。该研究揭示了静态与疲劳性能的各向异性特征，并确定了提升疲劳性能的关键参数。

研究不足

该研究仅限于选择性激光熔化（SLM）工艺制备的SS 316L材料，未涉及其他材料或制造方法。也未对十亿次循环范围内的疲劳行为进行研究。

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