3D打印多孔钛合金动态力学性能研究

摘要

多孔材料具有高强重比、耐冲击、低热导率等优异性能,在能量吸收、热交换及轻质承载等领域具有广阔的应用前景.随着增材制造技术的快速发展,有序多孔材料因其优于泡沫材料的综合性能引起了研究者的广泛兴趣.和常用的铝、钢及其合金相比,钛及其合金具有更高的比强度、模量以及熔点,更适合应用于多孔金属的基体材料.本文采用电子束快速熔融技术(EBM）制备了一批多孔Ti-6Al-4V试件.利用霍普金森压杆加载装置,研究了其动态力学性能.基于CT扫描三维重构技术，建立了考虑材料表面质量的有限元模型。采用有限元分析软件lsdyna对不同速度加载下的多孔Ti-6Al-4V动态响应进行了数值模拟，分析了不同加载条件下材料内部的应力分布及变形机理。研究表明，多孔Ti-6Al-4V材料的初始屈服强度在动态加载下呈现一定的应变率强化效应，这种效应主要源于基体材料的应变率敏感性。