增材SCI丨选区激光熔化成形仿生双曲点阵结构的微观结构及力学行为

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金属增材制造论文之

选区激光熔化成形仿生双曲点阵结构的微观结构及力学行为

丨期刊Materials Science & Engineering A

丨影响因子 4.652

丨原文标题

Laser additive manufacturing of bio-inspired lattice structure: Forming quality, microstructure and energy absorption behavior

丨作者南航顾冬冬教授团队

丨关键词

选区激光熔化；仿生；点阵结构；力学性能

丨论文要点

1.以甲虫前翅为灵感设计了一种新型仿生双曲面点阵结构

2.研究了激光工艺参数对点阵结构致密化行为，微观结构和机械性能的影响

3.使用有限元分析方法预测了点阵结构在压缩过程中的应力集中情况

丨Highlights

1.Integrated lattice structures, inspired by the beetle's front wing, were designed.

2.Effect of laser processing parameters on densification behavior, microstructure and mechanical properties was disclosed.

3.Stress concentration of those lattice structures were investigated by finite element method.

丨Graphical abstract

丨主要内容

增材制造的发展有效的促进了新型点阵结构的设计和应用。本文以甲虫前翅为灵感，设计了一种新型的点阵结构。利用选区激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）制备了单胞点阵结构，并研究了激光工艺参数对单胞点阵结构的致密化行为和力学性能的影响。通过SLM技术在不同的激光工艺参数下成形了仿生双曲面单胞点阵结构。

研究发现在优化工艺参数下成型的点阵结构具有较高的致密度（>97%）。随着激光功率的增加，显微组织由胞状枝晶转变为柱状枝晶，同时伴随着晶粒粗化。点阵结构的力-位移曲线呈现出三种典型的变形阶段。在压缩过程中，应力集中的位置从水平杆的交叉点向斜杆交叉点连续转移。最优工艺参数下成形的点阵结构能量吸收能力良好（3.45 J），承重能力最好（2.95 kN）。

丨引用格式

Yuexin Du, Dongdong Gu*, Lixia Xi, Donghua Dai, Tong Gao , Jihong Zhu, Chenglong Ma. Laser additive manufacturing of bio-inspired lattice structure: Forming quality, microstructure and energy absorption behavior. Materials Science & Engineering A, 2020, 773: 138857.