【解析】3D打印微桁架中的缺陷分布

金属3D打印技术的飞速发展，尤其是电子束选区熔化（EBM）和激光选区熔化（SLM），使得传统技术难以制备的微桁架结构成为了当前3D打印领域研究的一个热点。现有研究大多通过改变单胞的立体结构，来研究微桁架材料的力学性能，但对于微桁架的微观组织对力学性能的影响还缺乏充分研究。与此同时，金属3D打印过程产生气孔、熔合不良等微观缺陷也会对桁架结构的力学性能产生影响。

英国谢菲尔德大学的研究团队采用电子束选区熔化技术（EBM）制备了不同孔隙率的Ti-6Al-4V十字网格微桁架材料，通过对桁架进行不同的热处理，以此来阐明为微观组织和缺陷对微桁架结构力学性能影响。

研究结果表明，低于β相转变点时，热处理对桁架微观组织的影响不大；而在β相转变点以上热处理时，不仅粗化了微观组织，而且使得微桁架结构的强度下降了10%。另外，EBM制备的微桁架材料单胞杆的直径（孔隙率）与其压缩强度符合简单的Gibson- Ashby函数关系。

作者用μ-CT获得了不同孔隙率的微桁架结构中缺陷的分布规律，发现不同生长方向的缺陷分布不同。对于竖直方向生长的单胞而言，其缺陷大多分布在电子束扫描的搭接处，而对于水平生长而言，缺陷则大多分布在单胞杆表面，并且不同位置缺陷的形成机制进行了解释。

作者： 杨坤 汤慧萍

来源： 3D打印分会中国机械工程学会

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