基于同步辐射X射线成像的选区激光熔化Ti-6Al-4V合金缺陷致疲劳行为

吴正凯，吴圣川，张杰，宋哲，胡雅楠，康国政，张海鸥

西南交通大学牵引动力国家重点实验室中国航空制造技术研究院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室

摘 要：基于自主研制的原位疲劳试验机和高分辨同步辐射X射线三维成像技术,采用Feret直径和极值统计方法定量表征选区激光熔化Ti-6Al-4V合金的缺陷特征尺寸、数量、位置及形貌,原位观测疲劳裂纹的萌生与扩展行为,通过辨识疲劳断口源区的缺陷特征,开展缺陷诱导的疲劳损伤评价研究,从而建立缺陷特征与疲劳寿命之间的关系。分析表明,缺陷主要为未熔合和气孔,等效直径小于50μm的频率为90%,球度分布于0.4～0.65之间;在不考虑表面粗糙度的情况下,疲劳裂纹优先在试样表面或近表面缺陷处萌生,呈现出典型的半椭圆形貌;同时缺陷特征尺寸越大,疲劳寿命越低。研究结果为增材高性能部件的疲劳性能及寿命评估提供了重要的理论参考。

关键词：增材制造;疲劳寿命评价;缺陷演化表征;同步辐射三维成像;高周疲劳;