L-Università ta' Xi'an Jiaotong Għamilt Progress Ġdid fid-Disinn ta' Ligi tat-titanju bi prezz baxx, ta' saħħa għolja u iebsa

L-Università ta 'Xi'an Jiaotong għamlet progress ġdid fid-disinn ta' ligi tat-titanju bi prezz baxx, ta 'saħħa għolja u iebsa

Liga tat-titanju ta 'qawwa speċifika għolja hija materjal strutturali importanti għall-iffrankar tal-enerġija, tnaqqis tal-emissjonijiet u ħfief. Il-proprjetajiet mekkaniċi makroskopiċi tiegħu jistgħu jiġu ottimizzati billi jiġu aġġustati d-densità u l-karatteristiċi tad-distribuzzjoni spazjali tal-konfini tal-qamħ (GBs) u interfaces barra mill-fażi (PBs). Pereżempju, ir-regolazzjoni tal-istruttura u l-karatteristiċi tal-interface / fażi b'kannizzata mhux kontinwa f'ligi tat-titanju tista 'ttejjeb b'mod sinifikanti l-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga. Għal ligi tat-titanju, minbarra t-tranżizzjoni tal-fażi tad-diffużjoni ( → ), PBs ta' densità għolja jistgħu wkoll jiġi introdott fil-liga tat-titanju permezz tat-tranżizzjoni ta 'spostament mhux ta' diffużjoni ( → ') taħt kundizzjonijiet ta 'tkessiħ rapidu. It-tranżizzjoni tal-fażi martensitika fil-ligi tat-titanju tista' tirrealizza żewġ vantaġġi ewlenin: minn naħa waħda, it-tranżizzjoni tal-fażi hija mmexxija minn tkessiħ rapidu (il- l-istabbiltà termali tal-fażi ta 'temperatura għolja titnaqqas) biex tinbena mikrostruttura bifażika u tipproduċi t-twebbis interfacial; min-naħa l-oħra, it-tranżizzjoni tal-fażi indotta bil-forza (l-istabbiltà mekkanika tal-fażi tat-temperatura tal-kamra titnaqqas), ġeneralment manifestata bħala saħħa ta 'rendiment aktar baxxa, iżda kapaċità ogħla ta' ebusija tax-xogħol u elongazzjoni tal-ksur, jiġifieri, it-tranżizzjoni tal-fażi tinduċi plastiċità effect.Generally speaking, it-tisħiħ martensitic jikkonforma mar-relazzjoni klassika Hall-Petch. Għalhekk, huwa mixtieq li jiġu ddisinjati nano-martensitiċi fil-mikrostruttura biex issaħħaħ il-liga u tinżamm duttilità raġonevoli, u b'hekk tikseb proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti. Madankollu, peress li l-ħbub akbar b'daqs ta 'għexieren jew saħansitra mijiet ta' mikroni f'ligi tat-titanju għandhom it-tendenza li jiffurmaw Folji martensitiċi fil-livell tal-mikron u submicron, id-densità tal-interface tal-fażi hija baxxa u s-saħħa tar-rendiment mhix għolja. Għalhekk, l-użu tal-inġinerija tal-konfini tal-qamħ (GBE) biex jinbnew ligi tat-titanju iebsa ta 'saħħa għolja b'mikrostruttura fina għadu sfida .

Fid-dawl tal-problemi ta 'hawn fuq, it-tim ta' Academician Sun Jun, State Key Laboratory of Metal Materials Strength, Xi'an Jiaotong University, ippropona strateġija ġdida għall-manifattura ta 'nano-martensites bl-użu ta' interface kimiku Engineering (CBE), li hija differenti mill- inġinerija tal-konfini tal-qamħ li użat metodi ta 'proċessar termomekkaniku tradizzjonali fil-passat.Ibbażat fuq l-idea tad-disinn li n-nuqqas ta' qbil sinifikanti tad-diffużjoni bejn l-elementi tal-liga f'temperaturi għoljin jista 'jibni interface kimiku ta' densità għolja (CBs, definit bħala l-diskontinwità tal-gradjent ta 'konċentrazzjoni ta' at mill-inqas element wieħed f'żona kontinwa tal-kannizzata), it-tim jikkunsidra d-differenza fir-rata ta 'diffużjoni ta' elementi ta 'liga differenti fil-matriċi BCC-Ti u HCP-Ti, u jagħżel l-element Cr ta' tixrid mgħaġġel bi prezz baxx u l-mod -element ta' tixrid Al, bl-użu ta' Ti-xCr-4.5 Zr-5.2 Al (x=1.8, 2.3, 2.8 wt. fil-mija ) Bħala materjal mudell, il-liga tirregola id-densità tal-kimika l interface permezz ta 'l-element ta' diffużjoni veloċi Cr.The nuqqas ta 'qbil ta' diffużjoni ta 'elementi Cr u Al f'temperatura għolja jifforma CBs ta' densità għolja, li jistgħu jaqsmu kull qamħ f'numru kbir ta 'nano-domains Cr-fqar u Al-rich. proċess ta 'tkessiħ ta' l-ilma sussegwenti, martensite (trasformazzjoni strutturali) huwa aktar probabbli li jinnuklea f'dawn nano-dominji b'ħafna Al jew fqar f'Cr, jiġifieri, dawn in-nano-dominji b'ħafna Al jew fqar f'Cr iservu bħala siti nukleari nano-martensite, filwaqt li l-interface kimika sservi bħala ostaklu għat-tkabbir tal-martensite, u tillimita t-tkabbir rapidu tiegħu. Ibbażat fuq il-kunċett CBE, it-tim ħoloq b'suċċess l-iżgħar nano-martensitiku s'issa fit-Ti-2.8 Cr{{32 }}.5 Zr-5.2 Al liga (id-daqs medju huwa 20±6nm, kif muri fil-Figura 1). Fl-istess ħin, il-liga tat-titanju għandha l-inqas spiża, l-ogħla saħħa speċifika u l-plastik qawwi eċċellenti it-tqabbil tal-materjali kollha tal-liga tat-titanju martensitiċi bħalissa rrappurtati (kif muri fil-Figura 2), u għandu prospett tajjeb ta' applikazzjoni ts.L-istrateġija tad-disinn tal-inġinerija tal-interface kimika proposta mit-tim tkisser il-limitazzjonijiet tal-kunċett oriġinali tad-disinn tal-kompożizzjoni tal-mikrostruttura/liga u l-metodu tal-ipproċessar termomekkaniku ta 'liga tat-titanju, u tipprovdi ideat ġodda għad-disinn ta' ligi tat-titanju avvanzati ta 'prestazzjoni għolja u metall ieħor materjali strutturali b'karatteristiċi simili. Materjali strutturali.

Mikrostruttura u distribuzzjoni tal-kompożizzjoni ta 'Liga nano-martensitika f'ħafna livelli Ti-2.8 Cr-4.5 Zr{-5.2 Al wara t-tkessiħ bl-ilma

Proprjetajiet mekkaniċi ta 'Ti-2.8 Cr-4.5 Zr-5.2 Al liga f'temperatura tal-kamra f'diversi livelli nano-martensitiċi wara t-tkessiħ bl-ilma u t-tkessiħ bl-arja