增材制造（AM）技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其中直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）是一種重要的AM技術(shù)。Inconel718合金是一種廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的高溫合金，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。然而，DMLSInconel718合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能與傳統(tǒng)制造方法制備的Inconel718合金存在差異，這可能會影響其在實(shí)際應(yīng)用中的性能。因此，研究DMLSInconel718合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能具有重要的意義。

來自DepartmentofMechanicalEngineering,UniversityofNewHampshire的Gribbin詳細(xì)研究了直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）Inconel718合金在室溫下的強(qiáng)度和低周疲勞（LCF）壽命。通過實(shí)驗(yàn)研究和微觀結(jié)構(gòu)分析，探討了初始微觀結(jié)構(gòu)對LCF性能的影響，并與鍛造Inconel718合金進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，DMLSInconel718合金在低應(yīng)變幅度下的LCF性能優(yōu)于鍛造合金，但在高應(yīng)變幅度下，鍛造合金具有更長的疲勞壽命。此外，熱等靜壓（HIP）處理會降低DMLS合金的LCF性能。

首先作者對微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，DMLS試樣的微觀結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性，晶粒呈柱狀，其長徑比大約為4，晶體結(jié)構(gòu)是中等強(qiáng)度的纖維，與構(gòu)建方向一致。而DMLS+HIP試樣，顯示出等軸晶結(jié)構(gòu)和高含量的退火孿晶。Wrought+HT樣品表現(xiàn)出典型的等軸晶結(jié)構(gòu)，其中有一部分孿晶邊界，遠(yuǎn)小于HIPed材料中的等軸晶結(jié)構(gòu)。其晶粒尺寸也比HIPed材料小。為了評價其相關(guān)顯微結(jié)構(gòu)對疲勞壽命的影響，作者對以上三類Inconel718試樣進(jìn)行了低周疲勞試驗(yàn)。

應(yīng)變控制低周疲勞試驗(yàn)在恒定應(yīng)變幅為0.6%，或0.8%，或1.0%，或1.2%，或1.4%和平均應(yīng)變?yōu)?.5%的情況下進(jìn)行拉-壓循環(huán)加載，直至失效，其中應(yīng)變速率為4x10-3s。最終得到如圖1所示結(jié)果。

圖1(a)DMLSHT對角線，(b)DMLSHT水平，(c)鍛造HT和(d)DMLSHIPHT樣品的1.2%應(yīng)變幅下的滯回環(huán)。

圖2顯示了測試的每個應(yīng)變幅值的應(yīng)力幅值。在這里，可以看到，在所有其他測試樣品，DMLS樣品表現(xiàn)出最高的應(yīng)力，因?yàn)樗憩F(xiàn)出最高的強(qiáng)度。沒有一條曲線顯示出穩(wěn)定的循環(huán)應(yīng)力幅值。循環(huán)軟化隨應(yīng)變幅值的增大而增大。

圖2(a)0.6%，(b)0.8%，(c)1.0%，(d)1.2%和(e)1.4%的應(yīng)變振幅的DMLSHT對角線，DMLSHT水平和鍛造HT樣品的應(yīng)力振幅。

DMLS試樣的初始微觀結(jié)構(gòu)對其LCF性能有重要影響。在低應(yīng)變幅度下，DMLS試樣的LCF性能主要受晶粒尺寸和晶體學(xué)取向的影響。由于DMLS試樣的晶粒尺寸較小，因此其屈服強(qiáng)度較高，從而提高了其LCF性能。在高應(yīng)變幅度下，DMLS試樣的LCF性能主要受孔隙率和孿晶的影響。由于DMLS試樣的孔隙率較高，孿晶含量較多，因此其疲勞壽命較短。HIP處理會降低DMLS試樣的LCF性能。這是因?yàn)镠IP處理會使DMLS試樣的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致晶粒尺寸增大，孿晶含量增加，孔隙率降低。這些變化會降低DMLS試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，從而降低其LCF性能。

相關(guān)研究成果以“LowcyclefatiguebehaviorofdirectmetallasersinteredInconelalloy718”為題發(fā)表在InternationalJournalofFatigue上（VOL.93,May2016,156-167）論文第一作者是SeanGribbin和通訊作者是MarkoKnezevic。

論文鏈接：

http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.08.019