图14 LB-PBF Ti6Al4V的Z-X（边缘）、X-Z（垂直）和X-Y（平面）方向的裂纹轮廓 。 所有显微照片均处于AB状态 ， 并在接近阈值区域的位置拍摄 。
裂纹偏转水平也具有方向特异性 ， 主要是由于主要板条形态的影响 ， 其取决于PBG结构 。 沿Z-X和X-Z方向扩展的裂纹在其前方遇到等轴光子晶体结构 ， 而具有X-Y方向的裂纹则经历拉长 。 净效应将是裂纹尾迹中不同程度的微凸体 ， 导致粗糙度引起的闭合效应的差异 。
7.2.2. 钢材
研究了316L、17-4 PH和18Ni300钢等AM钢的疲劳裂纹扩展行为 。 Riemer等人报告了方向依赖性?LB-PBF 316L在AB和SR条件下的Kth ， 并报告了略低的阈值（9.1 MPa√m）在X-Z方向与在Z-X方向相比（9.9 MPa√m） 。 这种差异归因于裂纹经历的曲折性；沿柱状晶粒（X-Z）的裂纹扩展导致光滑、不太曲折的裂纹路径 ， 而沿Z-X方向的裂纹扩展导致更曲折的裂纹路径 ， 从而导致断裂模式混合性 ， 并因此降低?Kth 。 通过热等静压获得的等轴晶粒结构导致各向同性裂纹扩展特性 ， 与锻造316L相当 。
BJP（顶行）和SLM（底行）样品的波长色散光谱（WDS）分析显示（a ， d）Cr（b ， e）Ni和（c ， f）Mo在铁基体中的分布 。 注意 ， 在BJP试样中 ， Cr和Mo在晶界处偏析 ， Ni耗尽 。
与LB-PBF 316L不同 ， 18Ni300似乎没有表现出任何明显的各向异性 。 Suryawanshi等人将他们在LB-PBF 18Ni300中观察到的各向异性的缺乏归因于缺乏明显的晶体织构 ， 并且介观结构对强度的作用可以忽略不计 。 值得注意的是 ， 裂缝弯曲的规模相当小；裂纹偏转在长度尺度上与X-Z方向约0.5μm的凝固胞尺寸相似 。 优先定向的细胞结构和介观结构可能会导致闭合效应的差异 。
与LB-PBF材料相比 ， BJP 316L具有更好的近阈值FCG性能 。 这是因为BJP工艺产生的微观结构特征在区域I中包含丰富的FCG有效势垒 ， 例如退火孪晶界 ， 错取向为60° ， δ-铁素体相 ， 以及大角度晶界 。 相反 ， 在LB-PBF材料中 ， 由于存在精细的凝固胞状结构 ， 塑性变形很容易通过位错交叉滑移来辅助 。 此外 ， 由于50%的柱状晶界中的取向错误小于5° ， LB-PBF微观结构在阻止疲劳裂纹扩展方面效果较差 。 这与相对较小的缺陷尺寸几何结构一起显著改善了BJP 316L的无缺口疲劳性能 。
使用EBSD获得的代表性图像；（a）从BJP试样获得的IPF图 ， 该图显示了晶粒的取向分布；（b）相图 ， 该图显示了γ–奥氏体基体（绿色）中δ–铁素体（红色）相的均匀分布 。 （b）中的蓝线表明存在<111>60°退火孪晶界 。 （c） CM样本的IPF图 。 （d） IPF地图的图例 。
7.2.3. 镍基高温合金
【增材制造金属的断裂和疲劳（4）】Ganesh等人研究了LB-DED Inconel 625的FCG行为 ， 发现在较低的应力强度范围下 ， FCG行为明显低于其锻造的同类 ， 而在m 为~ 3.2的稳态状态下 ， 则没有观察到差异 。 近阈值FCG发生在宏观裂纹扩展方向的柱状面片上 。 这些合金的一个显著特征是 ， 经过非最佳热处理后 ， 细小的非平衡Laves颗粒可以留在枝晶间区域 。 这些区域会成为相对较弱的部位 ， 在拉伸试验中引发断裂 ， 并可能促进近阈值区域的FCG 。
Kone?ná等人报道称 ， 与变形合金相比 ， LB-PBF Inconel 718在近阈值区域的FCG电阻较低 ， 这归因于硼含量低、微观组织较细和残余应力 。 先前的研究表明 ， 硼的含量可以通过降低氧的变质效应和增加裂纹尖端位错运动的阻力来增强晶界内聚力 。
IN 718中的典型断裂面在650°C下疲劳：（a）12 ppm B ， （B）29 ppm B ， （C）60 ppm B和（d）100 ppm B 。
7.2.4. Al合金
AM AlSi12和AlSi10Mg合金在AB状态下的实测值ΔKth在1 ~ 1.3 MPa√m之间 。 与LB-PBF合相比 ， 铸态合金的m值较高 ， 这是由于铸态合金组织中存在明显较大的Si枝晶 ， 其在rp内的断裂和脱键增加了每加载周期的裂纹速度 。 虽然在LB-PBF合金中也观察到Si枝晶 ， 但铸态合金表现为Al和Si的共晶组织以及弥散的初生α-Al相具有亚共晶成分的特征 。 此外 ， LB-PBF合金具有更精细的组织 。 Suryawanshi等人认为 ， 细观结构产生的弯曲导致粗糙度导致裂纹闭合 ， 从而降低裂纹驱动力和FCG速率 。 虽然LB-PBF AlSi12表现出较低的?Kth ， 但其FCG速率也较慢 ， 断裂韧性显著增加 。
（a）砷合金的典型微观结构 。 这些微结构中的相位对比度为硅灰色和铝白色 。 （b）在AS合金的BD-TD平面上获得的高倍SEM图像 ， 显示了每个激光熔池内的胞状凝固 。 图案填充重叠区域用1标记 ， 区域2显示这些重叠之外的Si相的粗化 。 相位对比度为硅白色和铝灰色 。 （c）在AS试样的BD-TD平面上获得的反极图 。 黑色实线表示一些熔池边界 。 （d） HS合金的高倍SEM图像（从BD-TD平面捕获） ， 显示了硅颗粒的均匀分布 。
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