选区激光熔化三维点阵结构尺寸效应研究进展

三维点阵结构技术是兼具轻量化和功能-结构一体化设计的创新型技术，结构成形所依赖的选区激光熔化技术在成形跨尺度结构和渐变结构时面临严重的尺寸效应问题，制约了三维点阵结构的应用及推广。特征结构的“形”、“性”特征是评价打印质量的重要标准，因此，以三维点阵的特征结构——杆和薄壁作为研究对象，系统梳理了尺寸效应的相关研究。首先，从温度场出发，阐述了特征尺寸对宏观热累计及介观熔池尺寸、温度梯度、冷却速率的影响规律，为进一步“形”、“性”分析提供依据；其次，缺陷和微观组织形貌是控“形”的主要内容，因此总结了特征尺寸对微观孔隙率、尺寸精度、粗糙度三种缺陷程度及晶粒尺寸、排向两种微观组织特征的影响规律，并对其产生的机理进行了分析；最后，对比了不同缺陷和微观组织特征对力学性能的影响，为特征结构控“性”提供借鉴。合理的工艺参数选择与特征尺寸相互配合，可以有效改善打印质量，提高特征结构的力学性能，为跨尺度结构及渐变结构的工艺方案设计提供参考，同时也为极致轻量化的探索提供了思路。