来自IMDEA材料研究所和马德里卡洛斯三世大学（UC3M）的研究团队，与法国和日本的合作者一道，在《固体力学与物理学报》上发表了一项研究，详细描述了增材制造金属中微观缺陷在极端动态载荷下的行为。

该研究聚焦于AlSi10Mg和Ti-6Al-4V两种激光粉末床熔融（LPBF）中广泛使用的合金。这些合金在成品零件中容易出现微观孔洞，并且实验复现的条件直接适用于航空航天、运输和国防部件。

实验在法国欧洲同步辐射设施（ESRF）进行，样品以高达每秒750米的速度被撞击，同时以纳秒时间分辨率的超快X射线相位衬成像记录内部响应。

结果极具启发性。成像清晰地捕捉到了两种合金一致的失效序列：初始冲击波导致孔洞塌缩，随后应力波引起拉伸，孔洞重新打开并生长，最终驱动空隙连接形成所谓的剥落裂纹——这是一种在表面内部形成的裂纹，因此比传统表面起始的失效更难检测。

“这种方法使我们能够直接观察增材制造金属在极端载荷下损伤的形成和演化过程，”IMDEA材料研究所高级研究员Federico Sket博士说。

UC3M教授、IMDEA材料研究所访问学者José A. Rodríguez Martínez教授表示：“我们首次将微观尺度上发生的事件与冲击实验中测量的宏观信号联系起来。”

尽管AlSi10Mg和Ti-6Al-4V在断裂形态上表现出差异，但两种合金都受相同的孔隙生长和聚并机制支配。

IMDEA材料研究所研究员Javier García Molleja博士说：“总的来说，本文通过利用快速X射线相位衬成像和高分辨率断层扫描的最新进展，同时建立了系统的实验协议来研究多孔材料在冲击载荷下的孔洞塌缩和剥落失效机制，为3D打印金属动态拉伸断裂提供了新见解。”

该研究团队——还包括来自ESRF-欧洲同步辐射、法国马克斯·冯·劳厄-保罗·朗之万研究所和日本同步辐射研究所（JASRI）的贡献——建议将这一实验框架扩展到增材制造中使用的其他铝合金和钛合金牌号，以及镁等轻质打印金属。