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采用X射线衍射法测定选择性激光熔化铝合金残余应力的策略

DOI：10.3390/ma13020451 期刊：Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 选择性激光熔化（SLM）工艺会在样品中产生较大且各向异性的残余应力。准确测量SLM制备样品的残余应力对于理解其成型过程中的残余应力累积机制至关重要，但现有文献报道的残余应力数值存在显著波动。基于对X射线衍射（XRD）测量表面粗糙度影响的研究，我们提出结合机械抛光与化学腐蚀预处理的XRD检测流程。结果表明：未经处理的原始SLM样品因尖峰表面存在应力松弛现象，其XRD测得的残余应力值明显低于经表面精加工的样品。针对SLM制备的AlSi10Mg样品，我们系统研究了残余应力的表面分布特征及扫描策略的影响，并观测了样品与构建平台界面的微观组织形貌及其与残余应力分布的关联性。该检测流程能实现SLM样品残余应力的精确测量，从而深入理解其成型过程中的应力累积机制。
作者： Yujiong Chen，Hua Sun，Zechen Li，Yi Wu，Yakai Xiao，Zhe Chen，Shengyi Zhong，Haowei Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过提出一种结合X射线衍射（XRD）与机械抛光及化学蚀刻预处理步骤的方案，准确测量选区激光熔化（SLM）制备的AlSi10Mg样品中的残余应力，并理解其在SLM工艺过程中的形成机制。

研究成果

所提出的将XRD与机械抛光和化学蚀刻预处理相结合的程序，通过降低表面粗糙度的影响，有效提高了SLM制备的AlSi10Mg样品残余应力测量的准确性和重复性。残余应力在样品表面分布不均，主要分量沿构建方向。最大残余应力接近材料在室温下的屈服强度（若未被裂纹释放）。

研究不足

该研究聚焦于选择性激光熔化（SLM）制备的AlSi10Mg样品，所提方法对其他高表面粗糙度材料的适用性尚需进一步验证。尽管约200微米的总去除厚度与样品高度相比可忽略不计，但仍可能影响残余应力测量结果。

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