(图片来源:UC3M)
自(zì)20世纪(jì)80年(nián)代以来,用3D打印金属制(zhì)造的零(líng)部件在各行业得(dé)到广泛利用。由于制造工(gōng)艺的原因,这类(lèi)材(cái)料内部通常都有微(wēi)小的孔(约几十微(wēi)米),当对其施加载(zǎi)荷时,孔隙会变得更大(dà)。为了解(jiě)这些韧性金属(能够吸收能量)是(shì)如何(hé)断裂的,研究小组开始(shǐ)分析,当施加(jiā)载(zǎi)荷时,这些“微孔”发生了什么。
主要研究人员之(zhī)一、UC3M连续介质力学和结构分析系的非(fēi)线性固体力(lì)学研究团队的Guadalupe Vadillo称:“比(bǐ)如说,大部分汽(qì)车构件(jiàn)都是由韧性金属制成的,这类金(jīn)属能(néng)够吸收碰(pèng)撞能(néng)量,因(yīn)此可以在发生交通事故(gù)时,提(tí)高(gāo)车(chē)辆安全性。对关键工业部门来说,了解和预测韧性金属是如何断裂的,就(jiù)等于是在优(yōu)化抗(kàng)冲(chōng)击吸收能量结构的设(shè)计。”
此项研究发现了导致(zhì)材(cái)料失效的两种机制。首(shǒu)先(xiān),微(wēi)孔出现和增长,导致材(cái)料软化直至断(duàn)裂;其(qí)次,当材料内部的多(duō)个(gè)微孔(kǒng)相(xiàng)互连接并相互作用,会发生聚(jù)结,加速断裂。
Guadalupe Vadillo表示(shì):“在这项工(gōng)作中,我们通过加速或延缓材料断裂,确(què)定了材(cái)料中的微孔或固有(yǒu)微孔如何增长、收缩(suō)和相互作用,这取决于材料的粘(zhān)度(施加(jiā)载荷(hé)时的(de)变形速度)、对材料(liào)施加载(zǎi)荷的速度和加载路径(方向和其他因(yīn)素(sù))。”
该(gāi)项研究帮(bāng)助我们更深入地(dì)了解3D打印韧性金属的行为方式,推(tuī)动不同行业设计和制造更坚固的零部件。这些(xiē)材料(liào)可用于(yú)注重能量吸收的(de)工艺(yì),例如(rú)航空航天业制造新型机身、汽(qì)车业使(shǐ)用的各类汽车(chē)部件或生物医(yī)学(xué)业开发植入物。