澳大利亚设计出具有优异性能的多拓扑结构钛合金超材料

澳大利亚皇家墨尔本理工大学报道了将薄板点阵（thin-plate lattice, TPL）拓扑无缝集成到中空柱点阵（hollow-strut lattice, HSL）的内部中空空间之中，设计出一种薄板中空柱点阵（TPL-HSL）拓扑结构，通过两级相干结构的构筑在增强不规则HSL拓扑节点的抗变形能力的同时，在新的拓扑结构中实现应力均匀分布。基于该设计和激光粉末床熔化工艺成功制备出TPL-HSL拓扑Ti-6Al-4V合金超材料，其密度仅为1.0~1.8 g/cm3，相对屈服强度远超HSL超材料、固体支柱晶格（SSL）超材料等蜂窝金属经验极限，绝对屈服强度也超过具有相近密度（1.85 g/cm3）的高强度镁合金（WE54）；还具有Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性、生物相容性、耐热性等性能。该研究拓展了轻质多功能金属材料的设计思路。

多拓扑结构Ti-6Al-4V合金超材料设计示意图

多拓扑结构Ti-6Al-4V合金超材料与各类蜂窝金属材料的性能对比

来源：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202308715