2026年6月30日，THERMPROCESS网站刊登消息称，材料能够承受机械载荷的程度对部件安全至关重要，例如飞机部件。研究人员如今发现了一种此前未知的金属损伤机制，这一机制尤其关系到材料的成形性，也与回收工艺背景下的安全性密切相关。
在制造部件时，理解材料将承受何种载荷十分重要。拉伸、压缩、弯曲或剪切等机械载荷都会影响材料行为。在剪切载荷下，材料的一部分会相对另一部分移动，从而产生称为剪切应力的内部应力。此前，研究人员曾假设剪切载荷不会导致材料损伤显著增加，因此过去没有解释基础来说明材料在这种载荷下为何失效。如今，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）光子研究与同步辐射研究所（IPS）和同步辐射应用实验室（LAS）的科学家，与法国巴黎矿业学院－PSL的同事合作，发现了金属在剪切载荷下一种此前未知的损伤机制：在剪切载荷下，以刚性颗粒形式存在的污染物会随着孔隙变形，使孔隙体积增加至六倍。
KIT的IPS的马蒂亚斯·赫斯特博士表示：“以刚性颗粒形式存在的材料杂质，也会在剪切载荷下导致显著的损伤扩展。”研究人员以铝合金为例展示了这种损伤机制。铝合金特别适合运输领域的轻量化结构，尤其是在飞机制造中。因此，这项研究一方面与材料成形性高度相关，包括在出行和运输领域；另一方面对回收工艺也具有重要意义，因为回收金属往往含有更高水平的颗粒杂质。
为了展示剪切载荷下损伤的进展，研究人员将成像与模拟结合起来。他们使用了同步辐射计算机层析成像（SR-CL），这是一种由KIT开发、类似于计算机断层扫描的方法。该方法能够对扁平而宽大的物体内部进行高分辨率三维可视化，并允许以微米级分辨率检查厘米尺寸样品中的特定区域。此外，团队还使用了与法国科学家合作开发的先进三维模拟，在模型中复现观察到的损伤。
研究人员研究了铝合金AA2198-T851，首先对材料施加拉伸载荷，然后施加剪切载荷。拉伸载荷导致材料中形成孔洞，团队观察到这些孔洞在剪切载荷下继续生长。与此同时，在金属间颗粒上形成的孔隙体积增加了六倍。赫斯特说：“因此，金属间颗粒是金属在剪切载荷下损伤增长的关键驱动因素。刚性颗粒阻碍材料流动，并促进孔洞生长。”研究结果为剪切载荷下的损伤机制提供了新见解，有助于改善人们对实际应用相关载荷下部件失效的理解。
这或许使未来能够设计出既更耐用又更轻的部件，从而为安全性和可持续性作出重要贡献，尤其是在运输领域。来源：KIT。
中国组展机构：盈拓国际展览，以创新科技和服务体验为核心竞争力，引领中国出境展览服务行业发展。助力企业出海，共赢未来。
下届展会时间：2027年06月21号~06月25号
展会行业：工程建设
