厚度依赖性的成形性能与热管理：采用激光粉末床熔融技术制造的Ti6Al4V/AlSi10Mg多材料结构，其中包含薄壁AlSi10Mg部件

《Advanced Engineering Materials》：Thickness-Dependent Formability and Thermal Management of Ti6Al4V/AlSi10Mg Multimaterial Structures with Thin-Walled AlSi10Mg Features Fabricated by Laser Powder Bed Fusion

本研究采用实验-数值结合方法，探究了LPBF加工钛合金/铝合金薄壁结构中壁厚对成型性、残余应力和热管理性能的影响。结果表明，壁厚增加导致表面粗糙度增大（0.5mm处22.83μm，1.5mm处28.88μm），孔隙率先降后升（0.5mm处0.045%，1.5mm处0.109%），热管理能力提升但存在热性能退化的风险。

　　

摘要

激光粉末床熔融（LPBF）技术能够制造出具有定制性能的多材料组件，但目前对于多材料薄壁几何形状对成形性、热行为和残余应力影响的理解仍然不足。本研究采用实验与数值相结合的方法，探讨了壁厚对LPBF制造的Ti6Al4V/AlSi10Mg多材料结构中成形性、残余应力及散热性能的影响，这些结构中包含AlSi10Mg薄壁部分。表面粗糙度随壁厚增加而增加，在0.5毫米时达到最小值（22.834微米），在1.5毫米时达到最大值（28.886微米）。孔隙率也呈现出与壁厚相关的变化趋势：在0.5毫米时为0.045%，随着壁厚增加降至最低值0.039%，随后在1.5毫米时再次上升至0.109%。壁厚的增加提升了热管理能力。1.5毫米厚的样品表现出更低的表面峰值温度（333.29开尔文）以及更均匀的热分布，同时下游气流中的中等温度区域扩大，对流效率也得到了提升。然而，过厚的壁会降低基材的冷却效果，并可能因残余应力和界面缺陷而影响热性能。本研究阐明了控制LPBF加工Ti6Al4V/AlSi10Mg多材料结构成形性、界面反应和热行为的与壁厚相关的机制，为结构优化和性能控制提供了理论基础和工程指导。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。