Deasupra cerului aerospațial, sub valurile explorării-de adâncime și în pozițiile de bază ale construcțiilor de apărare națională, aliajele de titan, ca „steaua materialelor ușoare avansate”, au îndeplinit întotdeauna așteptările de performanță din domeniile critice. Cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp, „triunghiul imposibil” dintre limita de curgere mare, alungirea uniformă ridicată și tenacitatea ridicată la rupere, precum și problema fragilizării cauzate de conținutul ridicat de oxigen, au reprezentat două puncte majore de durere în industrie care limitează fiabilitatea în serviciu a aliajelor de titan. Situația actuală, în care alungirea uniformă a aliajelor de titan-de înaltă rezistență este de doar câteva procente, face dificilă eliberarea pe deplin a potențialului lor de aplicare.
Recent, o echipă de cercetare chineză a oferit știri revoluționare-abordând blocajele de performanță ale aliajelor de titan - (principalele materiale utilizate în industria titanului), echipa a propus în mod inovator o strategie de proiectare dublă de „control al microstructurii și potrivire precisă a procesului”. Această strategie a depășit cu succes compromisul-întârziat- dintre limita de curgere și alungirea uniformă și a rezolvat în mod neașteptat problema persistentă a fragilizării cauzate de conținutul ridicat de oxigen care a afectat industria de ani de zile!
Recunoașterea de bază a echipei vine din controlul precis al microstructurii: concentrarea pe două caracteristici cheie- morfologia și dimensiunea boabelor originale și - structura lamelară. Prin controlul formării boabelor echiaxiale fine, echipa a îmbunătățit efectiv uniformitatea structurală și a redus anizotropia, în timp ce un raport rezonabil de oxigen și fier a promovat și mai mult transformarea de la boabe columnare la boabe echiaxiale. În ceea ce privește procesarea, comparând diferite tehnici de fabricație în ceea ce privește ratele de răcire și flexibilitatea de proiectare, echipa a selectat în cele din urmă procesul de fuziune cu strat de pulbere cu laser (PBF-LB),-rata sa de răcire ultra-înaltă de 10⁵–10⁷ grade/s poate rafina semnificativ boabele. Tratamentele de recoacere ulterioare au atins în continuare mai multe obiective, inclusiv reducerea tensiunilor reziduale, eliminarea fazelor metastabile și optimizarea structurii lamelare -, deschizând calea pentru transferul de alunecare lină de-a lungul planurilor prismatice.
Acest cadru integrat de „proiectare a microstructurii și optimizare a procesului” nu numai că a realizat un salt în performanța aliajului de titan, dar are și valori industriale multiple: rezolvarea problemei de fragilizare ridicată a-oxigenului relaxează cerințele de conținut de oxigen al materiilor prime, îmbunătățind considerabil utilizarea materialului; aplicarea procesului PBF-LB combinată cu simularea inteligentă și tehnicile experimentale de-performanță mare va reduce și mai mult costurile de cercetare și dezvoltare și va accelera iterația tehnologiei, deschizând calea pentru producția la scară-la scară largă de aliaje de titan de-înaltă performanță.
De la controlul microscopic în laborator până la aplicații în domenii cheie, rezultatele cercetării echipei nu doar demonstrează capacitățile inovatoare de top-nivelul de vârf ale echipelor de cercetare chineze în dezvoltarea aliajelor de titan, dar oferă și suport de bază pentru modernizarea materialelor în industrii critice precum aerospațial, apărare, marin și sectoarele medicale. În viitor, cu o iterație tehnologică continuă și o transformare industrială, această descoperire va continua să injecteze un impuls puternic în dezvoltarea industriei de producție high-din China, întărind încrederea și stabilitatea „Made in China” în domeniul materialelor.
