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摘要
增材制造技术制备的金属材料部件,力学性能优于传统铸造工艺制造的,其原因可归于打印过程中晶粒的细化、高密度位错的形成以及纳米级胞状结构的存在。同时,通过增强位错钉扎作用,元素的过饱和固溶、晶界元素偏析共同促进了打印材料强度的提高。纳米尺寸级别的胞状晶结构组成了微米尺寸的柱状晶粒,因此对力学性能的计算和判断带来了困难。因此,基于胞晶晶粒的形成,对SLM成形316L不锈钢力学性能的判断依据进行了研究。结果表明,通过晶粒尺寸预测的强度更加接近实际值,其计算误差在4.1%左右,远低于胞晶尺寸计算的误差11.9%。为了使结论具有普适性,对铝合金、镁合金以及钛合金进行了推广预测。结果表明,用晶粒尺寸预测的打印材料其屈服强度更加接近实际值。因此,在Hall-Petch公式计算激光增材制造金属材料屈服强度时,应该以晶粒尺寸为计算依据。
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单位粉末冶金国家重点实验室; 中南大学
