積層製造功能性梯度多孔金屬材料之新穎結構設計及機械性能鑑定
本研究對雷射粉體床熔化成形(laser powder bed fusion, LPBF)Corrax麻時效不銹鋼晶格(lattice)的壓縮性能和破壞機制的影響進行研究，研究中採用cubic和具有Z軸支架的面心立方(face-centered cubic with Z-axis struts, FCCZ)兩種單元結構設計的功能性梯度材料(functionally-graded material, FGM)。另外，也研究整合固溶和時效處理(integrated solution and aging treatment, SAT)對LPBF Corrax麻時效不銹鋼晶格的壓縮性能的影響。FGM方向平行和垂直於壓縮方向的晶格分別命名為FGM-P和FGM-V晶格。
研究成果顯示，FCCZ試片表現出比cubic試片較佳的壓縮性能。FCCZ和cubic試片的破壞模式分別為~45°剪切破壞和逐層破壞。FGM-V試片在50 %應變下具有比FCCZ和cubic試片更高的比吸收能(specific energy absorption, SEA)，分別高7.6 %和19.4 %。此現象可歸因於FGM-V設計有效緩解試片的應變集中現象，因此延遲試片的斷裂。經過SAT熱處理後，四種試片的比強度(specific strengths)可明顯提高達34–42%。此外，cubic和FGM-P試片的SEA經過SAT熱處理可分別提高30 %和19 %，因為其具有更高的抗壓強度和穩定的應力-應變曲線。另一方面，LPBF Corrax試片的比吸收能與文獻中LPBF鈦基合金試片的比吸收能相當。因此，LPBF Corrax晶格為一種可被用於高性能、低成本、輕質結構的潛力材料。本計畫之FGM設計擴展了積層製造晶格的靈活性，並為進一步提高積層製造晶格材料之機械性能提供了方向。
