金属学报

作者：谭若涵, 宋永锋, 陈超, 李丹, 成庶, 李雄兵

单位：1 中南大学 交通运输工程学院 长沙 410075；2 广东工业大学 省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室 广州 510006；3 中南大学 粉末冶金研究院 长沙 410083

关键词：等效弹性张量,增材制造,钛合金,各向异性,改进MT模型,孔隙,织构,

基金：湖南省科技创新领军人才项目(2023RC1015);湖南省自然科学基金项目(2023JJ60159)

孔隙和织构均为增材制造(AM)多晶体金属的重要特征，但已有的细观力学模型无法研究2者的耦合作用对材料力学性能的影响机理。因此，本工作构建了双相金属材料的改进Mori-Tanaka (modified Mori-Tanaka，MMT)模型，在此基础上预测AM Ti-6Al-4V合金的等效弹性张量，进而探究AM 多晶体材料的微观结构对材料宏观力学性能的影响规律。本模型结合了传统MT模型和微分法，可综合分析各向异性多晶体织构和孔隙2个耦合因素与宏观力学性能的内在联系。通过有损和无损实验，研究了2种孔隙率和织构的AM Ti-6Al-4V试块的相变行为、晶粒取向分布函数、孔隙率和孔隙形貌特征。为验证理论预测的准确性，采用稀疏法与所建立模型进行对比分析；同时进行拉伸实验和超声实验，基于MMT模型得到的Young's模量与拉伸实验结果的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.87%和2.51%，基于MMT模型得到的等效弹性刚度张量(Ceff)与超声实验结果的MAPE分别为9.47%和4.45%。可见，实验结果从力学和无损检测2个角度验证了MMT模型的有效性，为研究AM 多晶体材料的微观结构对宏观力学性能的作用机理提供了一种有效的细观力学分析方法。

来源：2025年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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