基于缺陷三维成像的电子束熔丝增材制造钛合金疲劳寿命模型

方燕玲，谢 成，吴圣川，张 杰，杨 光，齐世文，李 飞

(1.航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司，成都 610092；2.西南交通大学，牵引动力国家重点实验室，成都 610031；3.中国航空制造技术研究院，北京 100024)

0 引 言

钛合金具有密度低、比强度高、疲劳性能优异及生物相容性好等特点，广泛应用于航空航天、生物医学等领域[1-3]。采用传统制造方法加工钛合金构件时过程复杂且成品率较低，无法满足复杂结构一体化成型的要求。近年来，增材制造技术作为一种能耗低、材料利用率高、自由度大的先进加工方法，打破了传统高能耗和长流程制造模式，使复杂构件一体化成型成为可能，在航空航天和高速铁路等领域有广阔的发展潜力和应用前景[4-5]。

电子束熔丝增材制造(Electron Beam Fusion Additive Manufacturing，EBAM)技术以高能电子束为热源，在基体上形成移动熔池，通过丝材的不断熔化、沉积和冷却，以逐层堆积的方式直接生产近终形零件。为确保制造环境的高纯净度，整个制造过程在真空中进行。与其他增材制造技术相比，电子束熔丝增材制造技术打印的零件缺陷少、致密度高、残余应力水平低[6]。在电子束熔丝增材成形中，工艺参数(如电子束功率、冷却速率、送丝速度等)选择不当会出现零件微观结构不均匀的现象[7]；高速移动熔池引起的较高温度梯度导致晶粒定向生长，合金性能呈现各向异性[8]；沉积层之间、沉积道之间及单一沉积层内部等局部区域产生随机分布的危害性缺陷(如未熔合、气孔、裂纹等)会影响成形件的力学性能及疲劳性能[9]。……