激光选区熔化CuCrZr合金高应变率下拉伸与压缩性能的动态响应机制研究

来自国际热核聚变实验堆(ITER)相关领域的研究人员针对增材制造CuCrZr合金在高应变率工况下的力学性能空白，采用激光粉末床熔融(L-PBF)技术制备样品，通过准静态/动态拉压实验结合改进型Johnson-Cook本构模型反演分析，首次构建了该合金的动态断裂轨迹，证实其应变率敏感性存在激活阈值，为聚变装置垂直靶等关键部件材料选择提供重要数据支撑。

　　

铜铬锆(CuCrZr)合金作为增材制造领域的新星材料，在需要承受高应变率的特殊场景中展现出独特魅力。国际热核聚变实验堆(ITER)的垂直靶结构中，这种合金既扮演着散热器的角色，又是面向等离子体组件的核心承力材料。尽管增材制造材料的动态行为研究方兴未艾，但关于SLM技术制备的CuCrZr合金在高速变形下的力学特性仍存在认知空白。

研究者们采用激光粉末床熔融(L-PBF)工艺制备样品时别出心裁——压缩试样采用标准圆柱造型，而拉伸试样则专门为动态测试量身定制。通过准静态与动态拉压实验的联袂演出，结合逆向解析与数值模拟这对黄金搭档，团队成功校准了升级版Johnson-Cook本构模型。动态增强因子(DIFs)的评估更是双管齐下，既有现象学模型的经验之谈，也不乏物理模型的理论支撑。

实验数据揭示了一个有趣现象：CuCrZr合金的应变率敏感性像被设置了启动开关，只有超过特定阈值才会被激活。重建的动态断裂轨迹如同一条昂扬向上的曲线，在所有应力三维度条件下都稳稳凌驾于准静态轨迹之上。这些发现为聚变装置等极端环境下的材料选择提供了关键科学依据，也让增材制造材料在高能应用场景中展现出更广阔的前景。