使用數位影像相關法鑑定積層製造Ti-6Al-4V多孔材料之變形行為及破壞機制
金屬材料在應力作用下的變形行為主導了材料的破壞機制及機械性質，當受力過程中的應變過於集中在某些特定晶粒或相時，由於高應變區域也常是裂縫成核及擴展的主要位置，因此材料內的應變分佈將是控制材料機械性質的關鍵要素。本計畫主軸在結合臨場(in situ)機械試驗及數位影像相關法(digital image correlation, DIC)來詳細鑑定積層製造多孔Ti-6Al-4V合金在單軸壓縮應力及壓縮疲勞應力作用下的應變分佈、破壞機制、機械性質，並釐清顯微組織的效應。
研究中使用選擇性雷射熔融(selective laser melting, SLM)技術來製作孔隙率為49 vol%之多孔SLM Ti-6Al-4V試片，並使用熱均壓(hot isostatic pressing, HIP)來對多孔試片進行熱處理。結果發現SLM試片在單軸壓縮過程中，其應力-應變曲線圖呈現鋸齒狀的脆性破壞，由SEM觀察亦發現支架產生明顯斷裂，此現象乃因SLM製程冷卻速率高而導致其顯微組織為具有脆性的α′麻田散體所致。藉由HIP熱處理可使顯微組織轉變為較具延展性的α+β層狀組織，因此大部分支架可被明顯充分塑性變形而不斷裂，藉由DIC分析亦發現HIP試片內的應變分佈比SLM試片均勻，此亦有利於應變較不會集中於特定區域而導致支架斷裂。由於前述現象，因此HIP處理可使SLM試片的能量吸收值由59.7 MJ/m3大幅提升到73.7 MJ/m3。
在壓縮疲勞性質方面，雖然SLM及HIP試片皆會隨著應力循環數增加而逐漸在跟應力軸夾45°的方向產生應變集中進而發生剪切破壞，但由於HIP處理使顯微組織發生前述改變，因此使得應變集中的現象被大幅度延緩，且疲勞裂縫尖端具有較明顯的鈍化效果，所以使得壓縮疲勞循環數由9441次顯著提升至93193次。
