據(jù)外媒報道，馬德里卡洛斯三世大學(xué)（Universidad Carlos III de Madrid）、德州農(nóng)工大學(xué)(美國)和以色列理工學(xué)院（Israel Institute of Technology）聯(lián)手對航空航天和汽車業(yè)使用的3D打印金屬展開研究，并發(fā)現(xiàn)了這類金屬在極端載荷條件下發(fā)生機械故障的兩種機制。
（圖片來源：UC3M）
自20世紀(jì)80年代以來，用3D打印金屬制造的零部件在各行業(yè)得到廣泛利用。由于制造工藝的原因，這類材料內(nèi)部通常都有微小的孔(約幾十微米)，當(dāng)對其施加載荷時，孔隙會變得更大。為了解這些韌性金屬（能夠吸收能量）是如何斷裂的，研究小組開始分析，當(dāng)施加載荷時，這些“微孔”發(fā)生了什么。
主要研究人員之一、UC3M連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和結(jié)構(gòu)分析系的非線性固體力學(xué)研究團隊的Guadalupe Vadillo稱：“比如說，大部分汽車構(gòu)件都是由韌性金屬制成的，這類金屬能夠吸收碰撞能量，因此可以在發(fā)生交通事故時，提高車輛安全性。對關(guān)鍵工業(yè)部門來說，了解和預(yù)測韌性金屬是如何斷裂的，就等于是在優(yōu)化抗沖擊吸收能量結(jié)構(gòu)的設(shè)計?！?
此項研究發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致材料失效的兩種機制。首先，微孔出現(xiàn)和增長，導(dǎo)致材料軟化直至斷裂；其次，當(dāng)材料內(nèi)部的多個微孔相互連接并相互作用，會發(fā)生聚結(jié)，加速斷裂。
Guadalupe Vadillo表示：“在這項工作中,我們通過加速或延緩材料斷裂，確定了材料中的微孔或固有微孔如何增長、收縮和相互作用，這取決于材料的粘度(施加載荷時的變形速度)、對材料施加載荷的速度和加載路徑(方向和其他因素)?！?
該項研究幫助我們更深入地了解3D打印韌性金屬的行為方式，推動不同行業(yè)設(shè)計和制造更堅固的零部件。這些材料可用于注重能量吸收的工藝，例如航空航天業(yè)制造新型機身、汽車業(yè)使用的各類汽車部件或生物醫(yī)學(xué)業(yè)開發(fā)植入物。
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