硫蒸气沉积法合成石墨-硫复合材料作为阴极提升铝硫电池循环寿命的研究

本文通过拓扑优化设计N型（7°倾斜角）和U型Ti6Al4V多孔骨植入物，采用选择性激光熔融（SLM）技术制备不同孔径（0.6-0.9mm）样品，研究850°C/950°C退火对α'马氏体相变及压缩疲劳性能的影响。结果表明：950°C退火使疲劳寿命提升74%（N0.6达205,540次循环），断裂机制从脆性转变为韧性，N型结构更适合作股骨植入体。

　　

亮点

• 基于拓扑优化设计含7°倾斜角的N型多孔结构

• SLM制备样品呈现针状α'马氏体，950°C退火后完全转变为α+β层状相

• N型结构疲劳寿命始终高于U型，950°C退火后N0.6寿命达205,540次循环

• 断裂机制演变：脆性（原始态）→混合（850°C）→韧性（950°C）

结论

通过变密度拓扑优化设计的蜂窝结构，采用选择性激光熔融（SLM）技术制备N型和U型股骨多孔结构，分析不同退火温度试样的微观结构和疲劳性能，得出以下结论：

1. 1.

   原始态多孔结构未出现整体坍塌或支柱分离，实测孔径与理论值偏差较小；

2. 2.

   原始态样品为细针状α'相，850°C退火残留少量α'，950°C完全转变为α+β层状组织；

3. 3.

   疲劳寿命随孔径增大递减，N型结构始终优于U型，950°C退火后N0.6疲劳寿命提升至205,540次循环；

4. 4.

   断裂机制从脆性（原始态）经混合型（850°C）最终转变为韧性断裂（950°C）。因此，N型结构更适合作为股骨植入体，且热处理显著提升疲劳性能。