增材制造钛合金的高温冲击动态响应和失效机理

近日，宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室、华南理工大学、中国工程物理研究院流体物理研究所、德国莱布尼兹固态与材料研究所合作，以刘洋副教授为第一作者、宁波大学为第一署名单位在Additive Manufacturing上发表题为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，该文是在增材制造材料极端服役力学性能和失效机理研究方面取得的新突破。

随着我国航空航天、国防军事等事业飞速发展，越来越多的增材制造材料被应用在航天器、武器装备的关键部位。由于服役环境苛刻，这些部件经常会承受高速冲击载荷的作用，因此要求其在规定的冲击载荷下能保证结构的完整性和连续性，这对增材制造材料在极端服役环境下的动态承载能力提出了越来越高的要求，但目前该方面的研究比较匮乏。基于此，该团队聚焦激光增材制造Ti-6Al-4V合金在高温冲击载荷下的动态响应和破坏失效机理展开研究，并与传统钛合金（轧制态、铸造态等）进行对比，发现增材制造TC4合金中主要以细小的板条状马氏体为主，在高温冲击载荷下微观组织的演变机制除了有动态再结晶，还有变形孪晶伴生的α板条横向断裂机制。该研究揭示了极端服役环境下激光增材制造TC4合金的微观组织演变规律和绝热剪切破坏机理，为扩大激光增材制造材料及其产品的应用提供了理论基础。

该研究工作得到了国家自然科学基金、国防科工局科学挑战计划、国防重点实验室装备预研基金等项目的支持。下图为自主开发的分离式霍普金森杆（SHPB）压力测试装置。