薄壁结构作为航空航天领域典型的特征结构，能够实现轻量化和功能性的完美平衡，传统制造工艺在加工薄壁结构时面临耗时、昂贵、精度低等诸多挑战，而增材制造（Additive Manufacturing,AM）技术正逐步成为突破传统工艺瓶颈的关键解决方案。大量研究表明，AM独特的成形工艺使得成形厚度、取向、高度的变化均会引起合金微观组织特征发生改变，最终导致力学性能的差异。因此需系统探究AM成形薄壁结构微观组织演变规律与力学性能的关联性，深入揭示其在热力耦合作用下的成形机制与性能调控原理，为航空航天领域轻量化、高可靠性薄壁构件的创新设计提供关键理论依据和工艺优化指导。

近期，中国科学院金属研究所张广平团队与中国航空制造技术研究院合作，以激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）成形TA15合金为研究对象，设计了4种厚度、3种高度、2种取向的薄壁试样，以实际服役环境为出发点，旨在系统性的研究合金的厚度、高度及加载取向对其微观组织和力学性能的影响。研究发现，合金的初生β晶粒尺寸随厚度增厚或距基板高度下降而减小，α板条宽度则随厚度的减小或距基板高度的下降而减小；薄壁试样的持久性能表现出明显的各向异性，且持久寿命随厚度的增厚或距基板高度的下降而下降。这主要是由于初生β晶粒和α板条尺寸对合金持久性能具有显著影响，初生β晶粒尺寸越大且α板条宽度越小，合金抗蠕变性能越好，持久寿命越高。

上述相关研究结果以“激光粉末床熔融成形TA15合金薄壁结构高温持久性能研究”为题近期在《中国激光》期刊上在线发表；论文的第一作者是王海韬硕士研究生，该工作得到了国家重点研发计划和航空科学基金的支持与资助。

薄壁试样高温持久性能

高温持久损伤机制示意图