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

       據(jù)外媒報(bào)道,馬德里卡洛斯三世大學(xué)(Universidad Carlos III de Madrid)、德州農(nóng)工大學(xué)(美國(guó))和以色列理工學(xué)院(Israel Institute of Technology)聯(lián)手對(duì)航空航天和汽車業(yè)使用的3D打印金屬展開(kāi)研究,并發(fā)現(xiàn)了這類金屬在極端載荷條件下發(fā)生機(jī)械故障的兩種機(jī)制。

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(圖片來(lái)源:UC3M)

      自20世紀(jì)80年代以來(lái),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(dāng)對(duì)其施加載荷時(shí),孔隙會(huì)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(kāi)始分析,當(dāng)施加載荷時(shí),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(xué)和結(jié)構(gòu)分析系的非線性固體力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的Guadalupe Vadillo稱:“比如說(shuō),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(shí),提高車輛安全性。對(duì)關(guān)鍵工業(yè)部門來(lái)說(shuō),了解和預(yù)測(cè)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(jì)。”

     此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致材料失效的兩種機(jī)制。首先,微孔出現(xiàn)和增長(zhǎng),導(dǎo)致材料軟化直至斷裂;其次,當(dāng)材料內(nèi)部的多個(gè)微孔相互連接并相互作用,會(huì)發(fā)生聚結(jié),加速斷裂。

     Guadalupe Vadillo表示:“在這項(xiàng)工作中,我們通過(guò)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(zhǎng)、收縮和相互作用,這取決于材料的粘度(施加載荷時(shí)的變形速度)、對(duì)材料施加載荷的速度和加載路徑(方向和其他因素)?!?

     該項(xiàng)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(dòng)不同行業(yè)設(shè)計(jì)和制造更堅(jiān)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(jī)身、汽車業(yè)使用的各類汽車部件或生物醫(yī)學(xué)業(yè)開(kāi)發(fā)植入物。

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