JMRT: LPBF Radial Gradient Lattice Ti-6Al-4V Metamaterials Achieve Up to 169% Improvement in Torsional Fatigue Life
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JMRT:LPBF径向梯度点阵Ti-6Al-4V超材料扭转疲劳寿命最高提升169%
2026年10月4日,生物通转载Journal of Materials Research and Technology(JMRT)刊发的研究:面向仿生应用的激光粉末床熔融(LPBF)架构化金属超材料——以Ti-6Al-4V为材料体系,通过计算建模进行仿生扭转聚焦的径向梯度点阵设计。研究表明,在匹配相对密度下,梯度点阵的扭转强度最高提升30%,疲劳寿命最高延长169%;扭转工况下倒数第二节点处的应力集中驱动疲劳裂纹萌生,有限元(FE)映射将梯度设计联系到节点峰值应力的降低——梯度分布把材料重新分配到点阵外围高应力区。行业意义:此前点阵结构研究多聚焦轴向压缩载荷,本研究补齐了扭转载荷下的疲劳数据缺口;径向梯度设计方法可迁移至仿生植入体、轻量化结构件等承受扭转载荷的应用场景。对粉末采购商的价值:① Ti-6Al-4V医用级粉末在梯度点阵化设计下用量效率提升,同等力学性能可减少材料用量;② 仿生植入体与扭转承载结构件的增材设计方法推广,将支撑医用钛粉牌号(Ti-6Al-4V G23 ELI级)的持续需求;③ 可关注梯度点阵设计服务与粉末供应商的联合验证需求。