综述:金属增材制造中的可回收性:跨越SLM和EBM技术,连接粉末生命周期、缺陷演变与疲劳关键可靠性
《Machines》:Recyclability in Metal Additive Manufacturing: Bridging Powder Lifecycle, Defect Evolution and Fatigue-Critical Reliability Across SLM and EBM
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时间:2026年07月07日
来源:Machines 3.0
摘要
在金属增材制造中,粉末的可重复利用性已成为提升可持续性、成本效益以及工业化规模化的关键要求,尤其是在选择性激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)等粉末床熔融工艺中。尽管人们对粉末再利用的兴趣日益浓厚,但目前的相关研究仍较为零散,多将粉末降解、工艺缺陷或机械性能作为独立主题进行研究。这种分离状态限制了人们对粉末生命周期变化如何影响疲劳性能的理解,而粉末状态的微小变化却可能对结构的长期完整性产生重大影响。本综述旨在从工艺-结构-性能的角度,建立一种统一的框架,将SLM和EBM中的粉末再利用、降解机制、缺陷演化以及机械可靠性联系起来。通过系统的文献分析,研究了粉末在多次重复利用过程中的形态变化、粒径分布、化学成分、吸氧量、与水分的相互作用、流动性以及热历史等方面的变化。同时探讨了粉末降解机制与加工过程中缺陷形成之间的关系。研究表明,包括抗拉强度和硬度在内的静态机械性能在多次重复利用后可能仍保持相对稳定。相比之下,由于氧化物夹杂、气孔、未熔合区域以及不规则的熔池特征等缺陷的积累,疲劳性能则对粉末状态更为敏感。研究还发现了不同的降解路径:SLM主要受氧化作用的影响,而EBM则更受颗粒粗化、形态变化以及热效应的影响。粉末可重复利用性不仅应被视为一个可持续性问题,还应看作是关乎可靠性的工程挑战。所提出的框架通过将粉末生命周期评估与缺陷容忍度及疲劳性能要求相结合,为粉末的再利用决策提供支持。
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