(图片来源:UC3M)
自(zì)20世(shì)纪80年代以来,用3D打印金属制造的零(líng)部(bù)件在各(gè)行业(yè)得到广泛利用。由于制造工(gōng)艺的原因,这类(lèi)材料内部通常都(dōu)有(yǒu)微小的孔(约几十微米(mǐ)),当对其(qí)施(shī)加载荷(hé)时,孔隙会变(biàn)得(dé)更大。为了(le)解这些韧性(xìng)金(jīn)属(能够吸(xī)收能量(liàng))是如何断裂的,研究小组(zǔ)开始分析,当施加载荷时,这些“微孔”发生了(le)什么。
主要(yào)研(yán)究人员之一、UC3M连(lián)续(xù)介质力学和结构分析系的(de)非线性(xìng)固体力学研究团队(duì)的Guadalupe Vadillo称:“比如说(shuō),大部分汽车构件都是由韧性金(jīn)属制成的(de),这类金属能够吸收碰(pèng)撞能量,因此可以在发生(shēng)交通(tōng)事(shì)故时,提高车辆安全性。对(duì)关(guān)键工业部(bù)门来说,了解和预测(cè)韧性金属是如何断裂的,就等于是(shì)在优(yōu)化抗冲击(jī)吸收能量结构的设计。”
此(cǐ)项研究发现了导致材料失效的两种机(jī)制(zhì)。首先,微孔出现和增(zēng)长,导致(zhì)材料软化直至断裂;其次(cì),当(dāng)材(cái)料内部(bù)的多个微孔(kǒng)相互(hù)连接并相互作用,会发生聚结,加(jiā)速断裂。
Guadalupe Vadillo表示:“在这(zhè)项(xiàng)工作中,我们通过加速或延缓(huǎn)材料断裂,确定(dìng)了材(cái)料(liào)中的微孔(kǒng)或固有微孔如何增长、收(shōu)缩和相互作用,这(zhè)取决于材料的粘度(施(shī)加载荷时的变形速度)、对材料施加(jiā)载(zǎi)荷的速度和加载路径(方向和其他因素)。”
该(gāi)项研究帮助我(wǒ)们(men)更深入地了解3D打印韧性金属的(de)行为方式,推动不同(tóng)行业(yè)设计(jì)和制(zhì)造更(gèng)坚固的零(líng)部件。这(zhè)些材料可用于注(zhù)重能(néng)量吸(xī)收的工艺,例如航空航天业制造新型机(jī)身、汽车业使用的各(gè)类汽车部(bù)件或(huò)生(shēng)物(wù)医学业开发(fā)植入物。