《Journal of Materials Research and Technology》：Fatigue Evaluation of Wire-Arc Additively Manufactured Machined Specimens using Load Increase Testing Approach
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本研究探讨了采用载荷增加测试（load increase test, LIT）方法对线弧增材制造（wire-arc additive manufacturing, WAAM）技术制备的机加工碳钢试样进行疲劳极限快速评估的应用。研究结合了力学表征、微观组织分析、
本研究探讨了采用载荷增加测试（load increase test, LIT）方法对线弧增材制造（wire-arc additive manufacturing, WAAM）技术制备的机加工碳钢试样进行疲劳极限快速评估的应用。研究结合了力学表征、微观组织分析、残余应力测量、带温度监测的LIT试验以及恒幅载荷（constant-amplitude loading, CAL）试验，以验证基于LIT的疲劳极限估计。此外，由于WAAM试样在应力比R = 0.05下承受拉-拉循环载荷，还进行了基于等寿命图（constant-life diagram, CLD）的疲劳评估。实验研究表明，WAAM材料呈现均匀的铁素体-珠光体微观组织，近表面残余应力较低，预计不会显著影响疲劳性能。总体而言，结果表明采用温度监测的LIT方法能够在正平均应力条件下有效提供机加工WAAM构件的快速疲劳极限估计。更大的实验数据集将进一步提高疲劳极限估计的统计稳健性和可靠性。LIT试验结果显示，在特定应力幅值下出现明显的温度升高，从而得到具有代表性的疲劳极限估计值187.5 MPa。以2 × 106次循环定义为未失效（run-out）的CAL验证试验显示，在185 MPa及以下发生未失效，而在约190至193 MPa之间发生疲劳失效，这与基于LIT的估计结果高度一致。
论文解读
金属增材制造（AM）技术已从学术研究走向大型承重构件的实际应用，其中线弧增材制造（wire-arc additive manufacturing, WAAM）因其工艺简单、可扩展性强且成本效益高而受到广泛关注。然而，WAAM构件在工业规模应用中的关键挑战在于确保结构完整性，尤其是疲劳性能。逐层沉积过程会在构件中引入残余应力、微观组织不均匀性和表面波状起伏（as-built 状态），因此需要发展能够考虑WAAM特性的疲劳评估方法。传统恒幅载荷（constant-amplitude loading, CAL）测试虽然成熟，但建立应力-寿命（S–N）曲线耗时且需要大量试样，特别是确定疲劳极限需施加数百万次循环。载荷增加测试（load increase test, LIT）作为一种加速疲劳试验方法，可在单一试验中逐步增加应力幅，并通过温度监测识别疲劳损伤起始，从而快速估计疲劳极限。然而，此前LIT方法极少应用于增材制造构件，且多用于R = ?1对称循环，对于正平均应力工况的适用性尚未得到充分验证。本研究首次针对WAAM碳钢机加工试样，在拉-拉循环（应力比R = 0.05）条件下探索LIT方法快速估计疲劳极限的可行性。
研究人员利用瑞士Empa结构工程实验室的MX3D-M1机器人WAAM系统，以冷金属过渡（CMT）模式沉积ER70S-6钢丝，制备了五面墙体，并从墙体中沿打印方向（build direction）提取机加工狗骨试样。实验研究结合了力学表征、微观组织分析、残余应力测量、LIT试验、CAL验证试验以及基于等寿命图（constant-life diagram, CLD）的疲劳评估。主要结论包括：WAAM材料呈均匀的铁素体-珠光体（ferrite–pearlite）微观组织，近表面残余应力较低；LIT试验中温度差ΔT在特定应力幅下出现阶跃式上升，据此估计疲劳极限约为187.5 MPa；CAL验证试验在185 MPa及以下发生未失效（run-out），
