增材制造鈦合金的高溫沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)和失效機(jī)理

近日，寧波大學(xué)沖擊與安全工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華南理工大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所、德國(guó)萊布尼茲固態(tài)與材料研究所合作，以劉洋副教授為第一作者、寧波大學(xué)為第一署名單位在Additive Manufacturing上發(fā)表題為Dynamic compressive properties and underlying failure mechanisms of selective laser melted Ti-6Al-4V alloy under high temperature and strain rate conditions的最新研究成果，該文是在增材制造材料極端服役力學(xué)性能和失效機(jī)理研究方面取得的新突破。

隨著我國(guó)航空航天、國(guó)防軍事等事業(yè)飛速發(fā)展，越來(lái)越多的增材制造材料被應(yīng)用在航天器、武器裝備的關(guān)鍵部位。由于服役環(huán)境苛刻，這些部件經(jīng)常會(huì)承受高速?zèng)_擊載荷的作用，因此要求其在規(guī)定的沖擊載荷下能保證結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性，這對(duì)增材制造材料在極端服役環(huán)境下的動(dòng)態(tài)承載能力提出了越來(lái)越高的要求，但目前該方面的研究比較匱乏?；诖?，該團(tuán)隊(duì)聚焦激光增材制造Ti-6Al-4V合金在高溫沖擊載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和破壞失效機(jī)理展開(kāi)研究，并與傳統(tǒng)鈦合金（軋制態(tài)、鑄造態(tài)等）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)增材制造TC4合金中主要以細(xì)小的板條狀馬氏體為主，在高溫沖擊載荷下微觀組織的演變機(jī)制除了有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，還有變形孿晶伴生的α板條橫向斷裂機(jī)制。該研究揭示了極端服役環(huán)境下激光增材制造TC4合金的微觀組織演變規(guī)律和絕熱剪切破壞機(jī)理，為擴(kuò)大激光增材制造材料及其產(chǎn)品的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)防科工局科學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃、國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室裝備預(yù)研基金等項(xiàng)目的支持。下圖為自主開(kāi)發(fā)的分離式霍普金森桿（SHPB）壓力測(cè)試裝置。