Xi'an Jiaotong háskólinn hefur tekið nýjum framförum í hönnun ódýrrar, sterkrar og sterkrar títan málmblöndur

Xi'an Jiaotong háskólinn hefur tekið nýjum framförum í hönnun ódýrrar, sterkrar og sterkrar títan málmblöndur

Títanál með miklum sérstyrk er mikilvægt byggingarefni til orkusparnaðar, losunarminnkunar og léttur. Hægt er að fínstilla stórsæja vélræna eiginleika þess með því að stilla þéttleika og staðbundna dreifingareiginleika kornamarka (GBs) og út-affasa tengi (PBs). Til dæmis, með því að stjórna uppbyggingu og eiginleikum / fasa tengi við ósamfelldar grindur í títan málmblöndur getur verulega bætt vélrænni eiginleika málmblöndunnar. Fyrir títan málmblöndur, til viðbótar við dreifingu (→) fasaskipti, geta háþéttni PBs einnig vera settur inn í títan málmblönduna í gegnum tilfærslu án dreifingar ( → ') við hröð kælingu. Martensitic fasaskipti í títan málmblöndur geta gert sér grein fyrir tveimur helstu kostum: annars vegar er fasabreytingin knúin áfram af hraðri kælingu (þ. varmastöðugleiki háhitastigsins er minnkaður) til að smíða tvífasa örbyggingu og framleiða milliflataherðingu; á hinn bóginn, fasaskipti framkallað af krafti (vélrænni stöðugleiki stofuhitastigs fasans minnkar), kemur venjulega fram sem lægri flæðistyrkur, en meiri vinnuherðingargeta og brotlenging, það er að fasabreytingin veldur mýkt áhrif. Almennt talað er styrking martensitic í samræmi við klassíska Hall-Petch sambandið. Þess vegna er æskilegt að hanna nanó-martensitics í örbyggingunni til að styrkja málmblönduna og viðhalda hæfilegri sveigjanleika, og fá þar með framúrskarandi vélrænni eiginleika. Hins vegar, þar sem stærri korn með stærð tugir eða jafnvel hundruð míkron í títan málmblöndur hafa tilhneigingu til að myndast míkron-stigi og undir-míkron-stigi martensitic blöð, fasa tengi þéttleiki er lítill og afrakstursstyrkur er ekki hár. Þess vegna er notkun kornmörkunarverkfræði (GBE) til að smíða hástyrktar sterkar títan málmblöndur með fínni örbyggingu enn áskorun .

Í ljósi ofangreindra vandamála lagði teymi fræðimanns Sun Jun, State Key Laboratory of Metal Materials Strength, Xi'an Jiaotong háskólann fram nýja stefnu til að framleiða nanó-martensít með því að nota efnaviðmótsverkfræði (CBE), sem er frábrugðin kornmörkaverkfræði sem notaði hefðbundnar varmavélrænar vinnsluaðferðir í fortíðinni. Byggt á hönnunarhugmyndinni um að verulegt dreifingarósamræmi milli málmblöndurþátta við háan hita geti myndað efnaviðmót með miklum þéttleika (CBs, skilgreint sem ósamfelld styrkleikahalli kl. að minnsta kosti eitt frumefni á samfelldu svæði grindarinnar), teymið íhugar mismuninn á dreifingarhraða mismunandi málmblöndurþátta í BCC-Ti og HCP-Ti fylkinu, og velur ódýran hraðdreifingarþáttinn Cr og hægan þátt -dreifingarþáttur Al, með Ti-xCr-4.5 Zr-5.2 Al (x=1.8, 2.3, 2.8 wt. prósent ) Sem fyrirmyndarefni stjórnar málmblöndunni þéttleiki efnisins l tengist í gegnum hraðdreifingarþáttinn Cr. Dreifingarósamræmi Cr og Al frumefna við háan hita myndar CB með miklum þéttleika, sem getur skipt hverju korni í mikinn fjölda Cr-snauðra og Al-ríkra nanó-léna. síðari vatnskælingarferli, er líklegra að martensít (byggingarbreytingar) myndi kjarna í þessum Al-ríku eða Cr-légu nanó-lénum, ​​það er, þessi Al-ríku eða Cr-légu nanó-lén þjóna sem nanó-martensít kjarnasvæði, en efnaviðmótið þjónar sem hindrun fyrir vexti martensíts, sem takmarkar hraðan vöxt þess. Byggt á CBE hugmyndinni tókst teymið að búa til minnsta nanó-martensít til þessa í Ti-2.8 Cr{{32 }}.5 Zr-5.2 Al álfelgur (meðalstærð er 20±6nm, eins og sýnt er á mynd 1). Á sama tíma hefur títan álfelgur lægsta kostnað, hæsta sérstyrk og framúrskarandi sterkt plast samsvörun allra martensítískra títan álefna sem nú er greint frá (eins og sýnt er á mynd 2), og hefur góða umsóknarmöguleika ts. Efnaviðmótsverkfræðihönnunarstefnan sem teymið leggur til brýtur í gegnum takmarkanir á upprunalegu hönnunarhugmyndinni um smíði örbyggingar og málmblöndur og varmavélrænni vinnsluaðferð títan álfelgur, og gefur nýjar hugmyndir um hönnun háþróaðra títan álfelgur og annan málm byggingarefni með svipaða eiginleika. Byggingarefni.

Örbygging og samsetning dreifing fjölþrepa nanó-martensitic Ti-2.8 Cr-4.5 Zr-5.2 Al álfelgur eftir vatnskælingu

Vélrænir eiginleikar fjölþrepa nanó-martensitic Ti-2.8 Cr-4.5 Zr-5.2 Al álfelgur við stofuhita eftir vatnskælingu og loftkælingu