SkyScan 2214助力揭示增材製造316L不鏽鋼內部結構演化

XRM應用分享 | 從“看見孔隙"到“看懂失效"

金屬3D打印正在改變傳統製造方式。通過逐層熔融金屬粉末，可以製造傳統工藝難以實現的複雜結構和輕量化零部件。

▲ 金屬粉末與標準試件

一、增材製造材料的孔隙變化

但對於增材製造金屬而言，一個關鍵問題始終存在：

材料內部那些肉眼看不見的孔隙，會如何影響結果的力學性能？

2025年，《Journal of Materials Science》發表了一項關於 316L不鏽鋼增材製造材料孔隙演化的研究。研究人員利用 Bruker SkyScan 2214 X-ray micro/nanotomography，對增材製造316L與傳統加工316L進行了麻豆91熟妇人妻中文字幕茄子率三維表征，並進一步研究材料在拉伸變形和斷裂過程中內部孔隙的變化。

在這項研究中，SkyScan 2214發揮了關鍵作用。

二、研究發現

研究人員對約5–10 mm尺寸的樣品進行X-ray CT掃描，並采用 2 μm voxel size 獲取材料內部三維結構。通過無損三維成像，研究人員不隻能夠觀察初始狀態下的孔隙，還可以對拉伸斷裂區域進行掃描，從而比較材料變形前後的內部缺陷變化。

▲ 初始狀態不同拉伸試件內部空隙分布

▲ 斷裂後樣品內部空隙分布

研究結果顯示，增材製造316L在拉伸過程中發生了明顯的孔隙演化：孔隙率由初始的 0.24%增加到3.96%，平均孔隙尺寸約為打印狀態的 8倍。研究人員還觀察到了新的孔隙形成，以及原有孔隙的長大和相互連接，並發現斷裂區域附近存在明顯的孔隙聚合。 

三、研究結論

這些結果揭示了一個重要規律：

材料的結尾失效，並不隻是由“原本存在多少孔隙"決定，更與孔隙在受力過程中的成核、長大和合並密切相關。

這也體現了SkyScan 2214在金屬增材製造研究中的獨特-價值——從二維缺陷檢測走向三維定量表征，從“有沒有孔隙"進一步回答“孔隙在哪裏、是什麽形態，以及它如何影響材料失效"。

對於金屬3D打印而言，X-ray micro-CT正在成為連接打印工藝—內部缺陷—微觀結構—力學性能的重要橋梁。

從316L不鏽鋼，到鈦合金、鎳基合金以及複雜晶格結構，SkyScan 2214讓隱藏在金屬內部的微觀缺陷變得可見、可測量、可分析。