研究人員分析3D打印金屬為何斷裂，創(chuàng)造出更堅固的汽車部件
據(jù)外國媒體報道，馬德琳三世大學(UniversidadCarlosIIIde馬德里)、德克薩斯農(nóng)業(yè)和技術(shù)大學(美國)和以色列理工學院(以色列理工學院)聯(lián)合研究了航空航天和汽車工業(yè)中使用的3D印刷金屬，并發(fā)現(xiàn)了這類金屬在極端載荷下機械故障的兩種機制。
自20世紀80年代以來，由3D印刷金屬制成的零件被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。由于制造工藝的原因，這種材料內(nèi)部通常有小孔隙(約幾十微米)，當加載時孔隙變大。為了了解這些吸收能量的延展性金屬是如何斷裂的，研究小組開始分析這些"微孔"在加載時發(fā)生了什么。
例如，大多數(shù)汽車零部件都是由吸收碰撞能量的延展性金屬制成的，因此在發(fā)生交通事故時，它們可以提高車輛的安全性，"瓜達盧佩·瓦迪略(GuadalupeVadillo)說，他是UC3M連續(xù)力學和結(jié)構(gòu)分析系的主要研究人員和非線性固體力學團隊之一。"例如，大多數(shù)汽車零部件都是用延展性金屬制成的，它們可以吸收碰撞能量，從而在發(fā)生交通事故時提高車輛的安全性。對于關(guān)鍵的工業(yè)部門來說，了解和預(yù)測延展性金屬斷裂對優(yōu)化沖擊吸收能結(jié)構(gòu)的作用是非常重要的。
這項研究發(fā)現(xiàn)了兩種導致材料失效的機制：首先，微孔的出現(xiàn)和生長導致材料軟化直至斷裂；其次，當材料中的多個微孔相互連接和相互作用時，聚集就會發(fā)生并加速斷裂。
在這項工作中，我們通過加速或延緩材料的斷裂來確定材料中的微孔或固有微孔是如何生長、收縮和相互作用的，這取決于材料的粘度(施加載荷時的變形速率)、施加載荷的速度和加載路徑(方向和其他因素)，"GuadalupeVadillo說。
這項研究有助于我們更深入地了解三維印刷延性金屬的行為，并促進不同行業(yè)中較強零件的設(shè)計和制造。這些材料可用于注重能量吸收的過程，如航空航天工業(yè)的新機身制造、汽車工業(yè)中使用的各種汽車零部件或生物醫(yī)學發(fā)展植入物。
