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将激光粉末床熔融Ti-6Al-4V中基于衍射的应变与宏观应力相关联

DOI：10.1007/s11661-020-05711-6 期刊：Metallurgical and Materials Transactions A 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 激光粉末床熔融（LPBF）生产工艺常导致零件产生较大残余应力（RS）。目前亟需无损检测技术来测定残余应力，但通过衍射技术可靠量化宏观残余应力（即构件层面的应力）仍是重大挑战，因为基于衍射的应变与宏观残余应力之间的关联并非显而易见。本研究通过原位同步辐射衍射实验，确定了LPBF Ti-6Al-4V材料中这种关联。我们将实验结果与常用模型进行对比，以确定所谓的衍射弹性常数（DECs）。研究表明，LPBF材料的衍射弹性常数与锻造合金不同，这源于其微观结构和力学性能的差异。我们还发现，现有模型仅在无需高精度残余应力值时可用于计算衍射弹性常数。若必须考虑微观结构特性（如增材制造材料的情况），则需要采用全新的方法。
作者： TATIANA MISHUROVA，KATIA ARTZT，JAN HAUBRICH，SERGEI EVSEVLEEV，ALEXANDER EVANS，MATTHIAS MEIXNER，ITZIAR SERRANO MUNOZ，IGOR SEVOSTIANOV，GUILLERMO REQUENA，GIOVANNI BRUNO
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究激光粉末床熔融Ti-6Al-4V中宏观应力与基于衍射的微应变之间的关联，并将实验结果与常用模型进行对比以确定衍射弹性常数。

研究成果

研究表明，由于微观结构和力学性能的差异，激光粉末床熔融材料与锻造合金具有不同的损伤容限等效系数。若对精度要求不高，现有模型可用于计算损伤容限等效系数，但对于具有特殊微观结构的材料则需要新方法。观察到的拉压不对称性可能归因于未熔合/类裂纹缺陷的存在。

研究不足

该研究聚焦于LPBF工艺制备的Ti-6Al-4V材料，可能不直接适用于其他材料或制造工艺。响应面计算的精度可能受到所用模型假设的影响。

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