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研究人員分析3D打印金屬斷裂原因 打造更堅固的汽車部件
時間:2020-9-27 8:51:12      發(fā)布者:管理員

       據(jù)外媒報道,馬德里卡洛斯三世大學(Universidad Carlos III de Madrid)、德州農(nóng)工大學(美國)和以色列理工學院(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。

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(圖片來源:UC3M)

      自20世紀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)力學和結(jié)構(gòu)分析系的非線性固體力學研究團隊的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)了導致材料失效的兩種機制。首先,微孔出現(xiàn)和增長,導致材料軟化直至斷裂;其次,當材料內(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)學業(yè)開發(fā)植入物。

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