研究人员分析3D打印金属为何断裂,创造出更坚固的汽车部件
据外国媒体报道,马德琳三世大学(UniversidadCarlosIIIde马德里)、德克萨斯农业和技术大学(美国)和以色列理工学院(以色列理工学院)联合研究了航空航天和汽车工业中使用的3D印刷金属,并发现了这类金属在极端载荷下机械故障的两种机制。
自20世纪80年代以来,由3D印刷金属制成的零件被广泛应用于各个行业。由于制造工艺的原因,这种材料内部通常有小孔隙(约几十微米),当加载时孔隙变大。为了了解这些吸收能量的延展性金属是如何断裂的,研究小组开始分析这些"微孔"在加载时发生了什么。
例如,大多数汽车零部件都是由吸收碰撞能量的延展性金属制成的,因此在发生交通事故时,它们可以提高车辆的安全性,"瓜达卢佩·瓦迪略(GuadalupeVadillo)说,他是UC3M连续力学和结构分析系的主要研究人员和非线性固体力学团队之一。"例如,大多数汽车零部件都是用延展性金属制成的,它们可以吸收碰撞能量,从而在发生交通事故时提高车辆的安全性。对于关键的工业部门来说,了解和预测延展性金属断裂对优化冲击吸收能结构的作用是非常重要的。
这项研究发现了两种导致材料失效的机制:首先,微孔的出现和生长导致材料软化直至断裂;其次,当材料中的多个微孔相互连接和相互作用时,聚集就会发生并加速断裂。
在这项工作中,我们通过加速或延缓材料的断裂来确定材料中的微孔或固有微孔是如何生长、收缩和相互作用的,这取决于材料的粘度(施加载荷时的变形速率)、施加载荷的速度和加载路径(方向和其他因素),"GuadalupeVadillo说。
这项研究有助于我们更深入地了解三维印刷延性金属的行为,并促进不同行业中较强零件的设计和制造。这些材料可用于注重能量吸收的过程,如航空航天工业的新机身制造、汽车工业中使用的各种汽车零部件或生物医学发展植入物。