宁波大学：3万字长篇综述！增材制造金属材料和结构的抗冲击行为

作为近20多年来快速发展的先进制造技术，金属增材制造技术能够快速、直接制造形状复杂的零件，在航空航天、国防军事等关键装备上得到越来越多的应用。在实际应用中，这些增材制造的零部件经常承受高速冲击载荷作用，因此其动态承载能力及破坏失效特征是人们关注的焦点，也给增材制造技术及其产品在国防军事、武器装备等领域的应用带来巨大挑战。

近日，宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室联合华南理工大学、中国工程物理研究院流体物理研究所和德国莱布尼兹固态与材料研究所等单位的学者，在冲击动力学领域顶刊《International Journal of Impact Engineering》上发表题为“Impact behaviors of additively manufactured metals and structures: A review”的综述文章，全文包含7个章节，近3万字、40幅图，230余文献。宁波大学刘洋副教授为第一作者、王永刚教授为通讯作者。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2024.104992

本文对增材制造金属材料（如钛合金、铝合金、钢和镍基合金等）及点阵结构在冲击载荷下的动态力学行为和变形机理进行了最新的专题综述，讨论了加载应变率、加载温度、成型方向、后处理等因素的影响。全面回顾了增材制造金属材料在冲击载荷下、微观和宏观变形行为，包括绝热剪切、绝热温升、晶粒变形和细化、冲击相变等的特征，以及材料内部孔洞和增材制造独有的鱼鳞状熔池界面等缺陷对抗冲击性能的影响。还讨论了本领域的研究空白和未来发展趋势的观点。本文旨在为研究者们提供关于增材制造金属材料和结构的动态承载性能的最新信息，这可以帮助读者了解其与传统金属材料和结构的优势与不足，其结论有助于飞行器或武器装备的可靠性和安全性设计，从而促进激光增材制造技术和产品在航空航天、国防军事领域上的应用。

图1冲击载荷范畴

图2 增材制造金属材料强度与应变率的关系

图3冲击载荷下梯度点阵的力学响应

图4冲击载荷下双相钢中马氏体和铁素体的相变及冲击应力分布

图5冲击载荷下增材制造铝合金的裂纹沿熔池边界的扩展形态

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