2026年5月7日，来自IMDEA材料研究所和马德里卡洛斯三世大学 (UC3M)的研究团队与法国和日本的合作者一起，利用X射线检测手段首次捕捉到高速冲击下LPBF铝合金和钛合金的实时损伤演变过程
相关研究以题为“Real-time in-situ X-ray imaging of pore
compaction and spall fracture in plate impact tests on additively
manufactured metals”的论文发表在《固体力学与物理学杂志》期刊上，详细介绍了增材制造金属中的微观缺陷在极端动态载荷下的行为。
本研究重点关注AlSi10Mg 和 Ti-6Al-4V 这两种广泛用于激光粉末床熔融 (LPBF) 的合金，它们在成品零件中容易出现微孔，并且复制条件与航空航天、运输和国防部件直接相关。实验在法国的欧洲同步辐射装置（ESRF）进行，在那里，样品以高达每秒 750 米的速度受到撞击，同时以纳秒时间分辨率运行的超快 X 射线相位对比成像技术记录了内部响应。研究结果非常有趣。成像技术捕捉到两种合金中一致的失效过程：初始冲击波导致孔隙坍塌，随后应力波引起张力，导致孔隙重新打开并增大，最终促使空隙连接在一起，产生所谓的剥落断裂——一种远离表面形成的内部裂纹，因此比传统的表面引发失效更难检测。
从孔隙尺度到宏观失效
IMDEA材料研究所高级研究员FedericoSket博士说：“这种方法使我们能够直接观察增材制造金属在极端载荷下内部损伤的形成和演变。”卡洛斯三世大学教授、IMDEA材料研究所访问科学家何塞·A·罗德里格斯·马丁内斯教授表示：“我们首次能够将微观尺度上发生的事情与冲击实验中测量的宏观信号联系起来。”
尽管AlSi10Mg和Ti-6Al-4V在断裂形态上表现出差异，但两种合金均受相同的潜在孔洞生长和聚合机制控制。IMDEA材料研究所的研究员JavierGarcía Molleja博士表示：“总而言之，本文为3D打印金属的动态拉伸断裂提供了新的见解。它利用了快速X射线相位对比成像和高分辨率断层扫描的最新进展，同时建立了一套系统的方法，用于研究多孔材料在冲击载荷作用下的空隙坍塌和剥落失效机制。”研究团队（成员还包括欧洲同步辐射装置 (ESRF)、法国马克斯·冯·劳厄-保罗·朗之万研究所和日本同步辐射研究所 (JASRI) 的贡献）提议将实验框架扩展到增材制造中使用的其他铝合金和钛合金牌号，以及镁等轻质打印金属。
来源：南极熊
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