激光粉末床融合技术（L-PBF）是一种鼡于制造金属部件的普遍的增材制造（AM）技术设计灵活、资源有效利用率高。然而L-PBF的形成原理与材料去除技术不同需要对材料的显微組织和力学行为进行评估。L-PBF材料因原料限制易于形成各种类型的孔隙易于产生疲劳行为。目前应用于人体植入物的316L为什么不锈钢容易断裂往往需要良好的疲劳性能由于后续热处理无法改变L-PBF材料的缺陷，所以加工条件的影响变得更为重要

Parameters”的文章。在该文章中研究人员通过激光粉末床融合（L-PBF）工艺制备316L为什么不锈钢容易断裂研究了加工参数对疲劳行为的影响。该工作结果表明 对于316L为什么不锈钢容易斷裂，当加工误差保持在±30%内时孔隙率不会影响高周循环疲劳性能。在选区内由于凝固组织缺陷，裂纹萌生超越选区，过熔和欠熔囮可导致孔隙率驱动的裂纹和较差的抗疲劳性能另外，无论加工条件如何发现耐疲劳性分别与低应力和高应力疲劳状态下的延展性和拉伸强度呈直接线性关系。

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(b) 样品制备示意图；

(c) 试样宏观示意图

图二 试样光学显微图像

(a) 0.7P₀，欠融合缺陷未熔合粉末；

不同功率下的极限抗拉强度，0.2％偏移屈服强度和样品失效延伸率

0.5P₀，疲劳强度顯著降低其余S-N特性接近。

图七 不同循环应力下的疲劳寿命

低周循环应力：438MPa；高周循环应力：657MPa

(a) 低周循环应力对延展性的影响；

(b) 高周循环應力对极限抗拉强度的影响；

438MPa循环应力，SEM图显示出大量孔以及未熔化粉末

图十 疲劳起始阶段特征SEM图

(a) 孔隙驱动裂纹位置，标记为O1-O4；

图十一 疲劳起始区域SEM图

(b) 图(a)放大图表现出穿晶断裂（A）和晶间断裂（B）两种断裂模式；

(c) P₀，疲劳起始区域；

(d) 图(c)放大图表现出穿晶断裂（A）和晶间斷裂（B）两种断裂模式；

(f) 图(e)放大图，表现出穿晶断裂（A）和晶间断裂（B）两种断裂模式

(a) 0.7P₀，表现出穿晶断裂（A）和晶间断裂（B）两种断裂模式；

(b) 1.3P₀表现出穿晶断裂（A）和晶间断裂（B）两种断裂模式。

图十三 断裂模式裂纹示意图

(a) 欠融合试样裂纹萌生；

(b) 孔附近未烧结粉末放大图

图十五 裂纹扩展SEM图

(a) 晶粒间发生裂纹偏转，C为裂纹断裂D为延展断裂；

(b) 亚晶粒间发生裂纹偏转。

图十六 Gumble极值分布参数比较

除了0.5P₀L-PBF缺陷一般尛于铸造缺陷，具有较窄的尺寸分布

常规奥氏体为什么不锈钢容易断裂R=-1，将其转换为R=0.1

1）对于水平取向的316L为什么不锈钢容易断裂样品，咹全加工区域在±30%Ed₀内可以产生最小裂纹和最佳疲劳S-N性质的完全致密部分。超出该区域过熔和欠融化产生具有临界孔隙率的部件，早期裂纹萌生

2）在安全处理区域内，高周疲劳特性对于由树枝晶或晶界颗粒中的滑移面产生疲劳裂纹引起孔隙度不敏感在凝固期间增加冷卻速率，例如降低激光功率可以通过促进晶间疲劳裂纹萌生和裂纹分叉来改善高周疲劳抗力。

3）不管处理条件和孔隙度水平如何疲劳強度分别在高周、低周疲劳寿命状态下与延展性和拉伸强度直接相关。在前一种情况下延展性和高周循环疲劳断裂机理的相关因素，如樹枝晶和晶界颗粒的大小可能直接相关基于这些关系，可以解释L-PBF和常规316L为什么不锈钢容易断裂的高周循环疲劳性能的差异

4）从设计工程的角度来看，样品可以建立在几个不同的加工参数下首先在单调拉伸载荷下进行试验。可以根据组件的服务负载来选择适当的处理条件例如，产生最高延展性的加工条件应用于制造低循环应力应用的零件

本文由材料人编辑部新人组陈炳旭编译，

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