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    武汉轻工大学本科生一作在Progress in Materials Science发表综述:激光增材制造钛合金高温疲劳性能研究

    发布时间:2026-07-06 14:36 作者:机械学院 审核:裴后昌 来源: 访问次数:

    近日,武汉轻工大学机械工程学院激光增材制造及机电装备科研团队在国际材料科学领域顶级期刊《材料科学进展》(Progress in Materials Science,影响因子42.9)上线刊登了题为“High-temperature fatigue strength behavior of titanium alloys by laser powder bed additive manufacturing”(doi:10.1016/j.pmatsci.2026.101775)的综述论文。该论文系统梳理了激光粉末床(L-PBF)增材制造钛合金高温疲劳行为的研究进展,深度揭示了高温下多机制耦合的疲劳损伤规律,是目前该领域覆盖维度最全面、逻辑体系最完整的综述性论文之一。

    该论文以武汉轻工大学为第一完成单位,武汉轻工大学本科生周剑波为第一作者,陈继兵副教授为共同第一作者兼唯一通讯作者,共同作者还包括上海交通大学Hongze Wang长聘副教授、中南大学Ruidi Li教授、瑞典皇家理工学院Sasan教授、四川大学Liang He教授等。

    航空航天热端部件对钛合金的高温服役性能有着严苛要求,激光粉末床熔融增材制造技术凭借复杂结构一体化成型的优势,已成为高端钛合金构件制造的核心技术路径。但L-PBF钛合金特有的非平衡亚稳组织、工艺诱导缺陷与高幅值残余应力,使其在高温服役下的疲劳损伤机制远复杂于传统锻轧钛合金。长期以来,领域内缺乏对高温疲劳行为的系统性机制总结与全链条研究框架梳理,成为制约该技术向航空航天热端部件工程化应用的关键瓶颈。

    针对这一研究空白,科研团队历时近一年完成了该篇综述,全文从工艺-组织-性能关联、疲劳损伤演化机制、先进表征方法、寿命预测模型、后处理优化策略五大核心维度,对L-PBF钛合金高温疲劳领域的研究现状进行了全景式梳理与批判性分析。

    本文首先综述了钛合金L-PBF的原位监测、显微组织控制、后处理和性能评价等方面的研究热点,如图1所示。还系统阐明了钛合金疲劳控制因素随温度升高的层级转变规律:室温下疲劳寿命完全由工艺诱导缺陷主导,具有不规则平面形貌的未熔合孔洞是最主要的裂纹萌生源,对晶界、相界面等微观组织特征的影响极其微弱;在300-500℃的中温过渡区间,位错攀移与交滑移被热激活,残余应力逐步松弛、循环软化效应逐步显现,缺陷对疲劳的主导地位持续弱化;当温度超过500℃后,晶界滑移、氧化侵蚀与马氏体分解跃升为疲劳行为的核心控制因素,缺陷则退化为环境与组织损伤的优先作用位点,整个损伤过程从“缺陷控制、环境修饰”转变为“环境与组织控制、缺陷提供位点”。最后还展望了激光粉末床熔融钛合金高温疲劳的未来研究方向,如图2所示。

    图 1综述了钛合金L-PBF的原位监测、显微组织控制、后处理和性能评价等方面的研究热点

    图2激光粉末床熔融钛合金高温疲劳的未来研究方向

    《Progress in Materials Science》是国际材料科学领域公认的顶级权威期刊,当前影响因子为42.9。该期刊专注于发表对材料学科具有重大影响和前瞻视野的系统性评述,以其高学术影响力、严苛的审稿标准和广泛的读者群体著称。本论文的发表是我校重视对材料学科建设的重要成果,将对提升我校在材料、化学及相关学科的国际学术影响力发挥重要作用。值得关注的是,本论文的第一作者周剑波为武汉轻工大学本科生(现已毕业),其在本科阶段深耕增材制造钛合金高温疲劳方向,全程参与文献系统梳理、逻辑框架搭建与核心章节撰写,最终完成了这篇高水平综述成果,充分体现了武汉轻工大学对本科生科研训练在创新能力培养上的扎实成效。