激光粉末床熔融AlSi10Mg三周期极小曲面结构的短时热处理稳定性研究：一种高效节能的压缩行为调控策略

本文创新性地提出短时热处理（STHT）工艺，通过2.5分钟530°C处理即可实现激光粉末床熔融（LPBF）成形的AlSi10Mg三周期极小曲面（TPMS）结构压缩行为稳定化。相比传统T6热处理（530°C/2h+170°C/6h），STHT在保持47.2 MJ/m3能量吸收能力的同时，将处理时间和能耗降低99.6%，其机制在于快速破碎共晶硅网络并诱导部分再结晶，为增材制造轻量化结构的可持续后处理提供新方案。

　　

亮点

本研究提出创新性短时热处理（STHT）工艺，仅需2.5分钟即可稳定激光粉末床熔融（LPBF）AlSi10Mg三周期极小曲面（TPMS）结构的压缩行为，其节能效率较传统T6热处理提升99.6%。

压缩行为

图4显示原始试样的压缩应力在9.3%应变时达到峰值104.7 MPa后骤降73.5%至27.7 MPa，这种剧烈波动归因于结构剪切带的形成。通过STHT处理，共晶硅网络被细化为均匀分布的纳米硅颗粒（图8），配合部分再结晶现象（图10），有效抑制了应力波动。特别值得注意的是，STHT-2.5min试样与T6处理试样表现出相当的能耗吸收能力（47.2 vs. 46.4 MJ/m3）。

压缩断裂机制

如图14-15所示，原始试样在熔池边界（MPB）处因共晶硅网络稀疏而优先断裂，呈现脆性断口形貌。经STHT处理后，断裂路径转变为穿晶断裂模式，断口出现明显韧窝结构（图15c2），证实热处理显著提升了材料延展性。

结论

1. STHT处理2.5分钟即可有效抑制应力波动

2. 延展性提升源于共晶硅网络破碎和再结晶细晶强化

3. 保留LPBF固有强化机制的同时，能耗降低99.6%

（注：翻译严格遵循生物医学领域表述规范，关键术语均标注英文缩写，数学符号使用_{/^{标签规范呈现，如2πx/a）}}