孔洞缺陷对3D打印Ti-6Al-4V合金疲劳试样应力分布的影响

3D打印金属技术因其个性化及可用于加工复杂零件等显著优点,在医用骨植入体领域得到了快速发展,但3D打印金属材料的孔洞缺陷所引起的应力集中现象严重降低了其疲劳强度,限制了3D打印生物金属材料的运用。本文针对3D打印Ti-6Al-4V合金超声疲劳试样,分析了Micro CT扫描试样得到的三维图像,获得了试样内孔洞缺陷的数量与体积;选择体积分数占比最大的孔洞,采用有限元方法分析了三种不同孔洞分布形式下的局部应力集中现象。研究发现,因空间位置的不同,独立的孔洞、接近自由表面的孔洞、相邻的孔洞三种不同孔洞的分布情况的应力集中系数差异显著。研究结果在一定程度上解释了目前EBM技术打印Ti-6Al-4V合金的孔洞缺陷如何对材料受力后的局部应力情况产生影响。     

《疲劳、损伤和断裂》专辑序言

<正>在航空、航天、航海、机械、新型能源、化工、材料、土木、交通和先进制造等领域，疲劳、损伤与断裂事关材料与结构的安全评价、可靠性分析和寿命预测，长期以来都是相关科技工作者关注的基础科学问题。随着我国科学技术的飞速发展以及系列重大工程的开展，疲劳、损伤与断裂的前沿和应用研究呈现出显著的时代性特征，产生了诸如复杂极端环境下、力-热-化多场耦合作用下、关键行业/重大工程相关，以及先进材料相关的疲劳、损伤和断裂新问题。