Study on Residual Stress and Fatigue Crack Growth in LPBF-Manufactured AlSi10Mg: Crack Closure Dominates Performance Differences
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LPBF制造AlSi10Mg残余应力与疲劳裂纹扩展研究:裂纹闭合主导性能差异
Additive Manufacturing 期刊 2026 年 10 月刊载论文:LPBF 工艺在 AlSi10Mg 制造中产生复杂温度梯度并形成残余应力,研究系统评估残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。 研究采用两组已知产生高/低残余应力的 LPBF 工艺参数,以紧凑拉伸试样在 0.1 载荷比下测量 Paris 区与近门槛区裂纹扩展;残余应力经中子衍射、切缝柔度法与在线柔度法测定。结果显示,「高应力」态打印件中心的压残余应力带来更高裂纹闭合水平与更高疲劳门槛,优于「低应力」态打印件与退火「无应力」样品。 对裂纹闭合与裂纹尖端残余应力进行修正后,各组裂纹扩展数据基本收敛于同一条曲线——裂纹闭合水平差异可解释打印态与退火态样品在两种取向上的大部分疲劳性能差异。 对粉末采购商的价值:① 研究为选择低残余应力 LPBF 工艺参数提供依据,可降低打印态 AlSi10Mg 疲劳性能的离散性;② 参数窗口与粉末特性共同决定疲劳表现,优质铝粉供应商可借工艺协同背书产品一致性。