📰 入选日报 · 2026-11-02基于刚度法快速疲劳测试的粉末床熔融316L中缺陷对疲劳机制竞争效应评估
2026年10月31日,《Progress in Additive Manufacturing》期刊发表研究,采用刚度法(stiffness method)快速疲劳试验系统评估了激光粉末床熔融(PBF-LB/M)与电子束粉末床熔融(PBF-EB/M)316L不锈钢试样中表面粗糙度与未熔合缺陷对疲劳性能的竞争效应。在九种表面条件下验证的结果显示,该方法所得疲劳极限与传统阶梯法结果相差2%以内,试验时间缩短1000小时以上。
研究对比了抛光与as-built状态的两种工艺试样,发现PBF-EB/M中未熔合缺陷尺寸可达约500 μm,PBF-LB/M为100–150 μm,且电子束试样表面粗糙度参数几乎为激光工艺的两倍。通过优化轮廓参数(轮廓偏移与轮廓层数),可在无后处理条件下使as-built试样疲劳极限达到与抛光试样相差1.5%以内的水平,显著降低对耗时昂贵的机加工后处理依赖。
疲劳性能不足是金属增材制造构件走向批量装机应用的核心瓶颈之一,传统疲劳试验所需试样数量多、周期长、成本高。该研究为增材制造零件的疲劳性能评估提供了低成本、省时的验证框架,同时证明表面轮廓优化策略可在保持近净成形优势的同时有效平衡缺陷负面效应,对航空航天、医疗等认证敏感领域的快速取证具有实际价值。
对粉末采购商的价值:① 疲劳评估成本与周期的压缩,将加速增材制造工艺与粉末牌号的迭代验证,利好316L粉末等不锈钢粉的批量应用节奏;② 表面质量与近表层缺陷受控,意味着对粉末氧含量、球形度与粒度分布的批次一致性提出更高要求,采购议价时应纳入批次稳定性指标;③ 建议跟踪快速疲劳测试方法在钛合金、铝合金等更多牌号上的拓展验证,作为评估粉末批次质量的低成本手段。