3D打印ZrCu–Ti6Al4V层状复合材料

高强韧兼具形状记忆

通过3D打印将Ti6Al4V层掺入ZrCu基体，在保持形状记忆效应的同时大幅提升力学性能，融合功能与结构材料优势。

Li, Zhijie · 马兆龙 · Xing-Wang, Cheng · Hongnian, Cai

Journal of Materials Research and Technology 2024

具体参数

压缩应变

{'zh': '21', 'en': '21'} %

断裂韧性

{'zh': '44.30', 'en': '44.30'} MPa·m¹/²

屈服强度

{'zh': '1818', 'en': '1818'} MPa

流变应力

{'zh': '2194', 'en': '2194'} MPa

技术优势

压缩应变超21%

0.25 mm层厚的层状复合结构在压缩下呈现出优异的塑性变形能力，远超典型形状记忆合金的压缩应变。

断裂韧性达44.30

0.5 mm层厚的复合材料测得44.30 MPa·m¹/²的断裂韧性，Ti6Al4V层的引入有效阻碍裂纹扩展。

屈服强度1818 MPa

在3500 s⁻¹高应变率下，0.5 mm层厚的复合材料屈服强度高达1818 MPa，流变应力达2194 MPa，体现优异的动态承载能力。

保持形状记忆效应

复合材料的总恢复应变接近纯ZrCu，Ti6Al4V的加入未明显损害其功能特性。

应用场景

• 3D打印金属基复合材料：为3D打印金属基复材提供层状异质结构设计与性能协同优化的新范例。
• 形状记忆合金应用：在保持形状记忆效应的同时大幅提升强度与韧性，拓展其结构应用前景。
• 航空航天结构件：兼具高韧性与动态强度，可满足航空航天构件对轻量化与抗冲击的双重要求。
• 高应变率防护材料：在3500 s⁻¹下仍保持1818 MPa屈服强度，适合装甲、防护等高速冲击场景。