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3D科学谷洞察
μLPBF技术通过缩减光斑直径、粉末粒径和铺粉层厚等参数，能够实现特征尺寸在50~100微米甚至更小的复杂结构制造。这使得μLPBF在制造高精度微器件方面具有无可比拟的优势，例如在航空航天、医疗和微机电系统（MEMS）等领域，能够满足对微观结构的高精度需求。非晶合金因其无序的原子堆积特性，展现出卓越的机械性能，例如高强度、大弹性极限、优异的耐磨损性和耐腐蚀性，但其室温脆性一直是应用中的限制因素。通过μLPBF增材制造技术结合仿生结构设计，可以改变其局部变形行为，从而克服传统非晶合金的脆性问题”
导读
利用微激光粉末床熔融技术，用锆基镁粉构建了四种类型的TPMS结构，其中两种TPMS结构具有超过30 kJ/kg的显著能量吸收能力和超过0.08 MPa·kg⁻·m的高比强度。该工作提供了一种克服强度-塑性权衡的新方法，通过仿生结构设计来提高MG的韧性和塑性，在多孔MG材料中实现高强度的优异的比能量吸收（SEA），使得具有优异能量吸收的高强度架构金属玻璃的开发成为可能，也这为能量吸收应用带来了巨大的希望。研究表明，结构化MG是工程应用中下一代吸能材料的有力候选材料。
在各行业对提高安全性、抗冲击性和整体机械性能的需求的推动下，用于能量吸收应用的轻质架构的开发已成为关键的研究领域。比强度对于在负载下保持结构完整性至关重要，而能量吸收能力对于耗散冲击能量和最小化损坏至关重要。非晶合金(BMG)由于其优异的性能在航天器工程中受到高度重视。然而，BMG具有的强脆性由于源于剪切局部化的应变软化而导致灾难性失效，使其在结构工程应用中一直受到限制。寻求建筑设计来改变局部变形模式是解决这一长期难题的途径。
激光粉末床熔化(LPBF)利用高功率激光来选择性地逐层熔化和熔合金属粉末颗粒，能够精确控制冷却速率并保持非晶结构。前期研究发现结构配置可以显著增强MG晶格的能量吸收。然而，吸收的能量没有达到期望的高性能。近日，松山湖材料实验室联合香港理工大学与香港中文大学利用特定结构来实现与其他金属材料相当的能量吸收性能。研究结果以题为“Mechanical property prediction of aluminium alloys with varied silicon content using deep learning ”发表于期刊《Acta Materialia》。通过调整晶胞形状和相对密度，采用Zr60.14Cu22.31Fe4.85Al9.7Ag3 MG粉末通过μLPBF技术设计并制备了四种典型的仿生三周期极小曲面（TPMS）结构，系统研究了不同TMPS结构在加载过程中的变形过程和破坏模式，比较其比强度和吸能性能。
3D打印的MG晶格表现出高精度和优异的制造质量，表现出显著的能量吸收能力和高抗压强度。其卓越的能量吸收归因于控制断裂模式，从而避免灾难性失效并获得与延性金属材料相当的宏观塑性。
原位X射线CT技术的DVC分析发现，第一次断裂对于MG晶格的损伤容限是至关重要的，在所有层中经历严重断裂的结构表现出低应力抗性。IWP型TPMS MG网格在变形过程中表现出更加均匀的应力分布和逐层塌陷。虽然d型TPMS网格显示了相当大的SEA，但其高能量吸收更多地归因广泛的损伤带。
结合断口形貌的研究发现，MG TPMS的延性机制是一种宏观和微观相结合的混合型机制。局部断裂导致损伤带的形成，这在断裂碎片周围引起复杂的应力场。MG通过促进这些复杂应力场中多个剪切带的出现而表现出微观塑性，在TPMS MG网的破坏过程中构成了一种协同多尺度延性化机制。
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