Mae Prifysgol Xi'an Jiaotong wedi Gwneud Cynnydd Newydd Wrth Ddylunio Aloeon Titaniwm Cost Isel, Cryfder Uchel A Chaled

Mae Prifysgol Xi'an Jiaotong wedi gwneud cynnydd newydd wrth ddylunio aloion titaniwm cost isel, cryfder uchel a chaled

Mae aloi titaniwm cryfder penodol uchel yn ddeunydd strwythurol pwysig ar gyfer arbed ynni, lleihau allyriadau ac ysgafn. Gellir optimeiddio ei briodweddau mecanyddol macrosgopig trwy addasu nodweddion dwysedd a dosbarthiad gofodol ffiniau grawn (GBs) a rhyngwynebau y tu allan i'r cyfnod (PBs). Er enghraifft, gall rheoleiddio strwythur a nodweddion y rhyngwyneb / cam â dellt amharhaol mewn aloion titaniwm wella'n sylweddol briodweddau mecanyddol yr aloion titaniwm aloi.For, yn ychwanegol at y trylediad ( → ) cyfnod pontio, gall PBs dwysedd uchel hefyd cael ei gyflwyno i'r aloi titaniwm drwy'r trawsnewid dadleoli di-trylediad ( → ') o dan amodau oeri cyflym. Gall y cyfnod pontio martensitig mewn aloion titaniwm wireddu dwy fantais allweddol: ar y naill law, mae'r cyfnod pontio yn cael ei yrru gan oeri cyflym (y mae sefydlogrwydd thermol y cyfnod tymheredd uchel yn cael ei leihau) i adeiladu microstrwythur deuphasig a chynhyrchu caledu rhyngwynebol; ar y llaw arall, mae'r cyfnod pontio cyfnod a achosir gan rym (mae sefydlogrwydd mecanyddol y cyfnod tymheredd ystafell yn cael ei leihau), fel arfer yn cael ei amlygu fel cryfder cynnyrch is, ond mae gallu caledu gwaith uwch a hiriad torri asgwrn, hynny yw, mae'r cyfnod pontio cyfnod yn achosi plastigrwydd Yn gyffredinol, mae cryfhau martensitig yn cydymffurfio â'r berthynas glasurol Hall-Petch. Felly, mae'n ddymunol dylunio nano-martensitics yn y microstrwythur i gryfhau'r aloi a chynnal hydwythedd rhesymol, a thrwy hynny gael priodweddau mecanyddol rhagorol. taflenni martensitig lefel micron a submicron-lefel, mae dwysedd y rhyngwyneb cam yn isel ac nid yw'r cryfder cynnyrch yn uchel. .

Yn wyneb y problemau uchod, cynigiodd y tîm o Academydd Sun Jun, Labordy Allweddol Gwladol Cryfder Deunyddiau Metel, Prifysgol Xi'an Jiaotong, strategaeth newydd ar gyfer gweithgynhyrchu nano-martensites gan ddefnyddio Peirianneg rhyngwyneb cemegol (CBE), sy'n wahanol i'r peirianneg ffin grawn a ddefnyddiodd ddulliau prosesu thermomecanyddol traddodiadol yn y gorffennol.Yn seiliedig ar y syniad dylunio y gall y diffyg cyfatebiaeth trylediad sylweddol rhwng elfennau aloi ar dymheredd uchel adeiladu rhyngwyneb cemegol dwysedd uchel (CBs, a ddiffinnir fel diffyg parhad y graddiant crynodiad o at o leiaf un elfen mewn ardal barhaus o'r dellt), mae'r tîm yn ystyried y gwahaniaeth yng nghyfradd trylediad gwahanol elfennau aloi ym matricsau BCC-Ti a HCP-Ti, ac yn dewis yr elfen tryledu cyflym cost isel Cr a'r araf -elfen trylediad Al, gan ddefnyddio Ti-xCr-4.5 Zr-5.2 Al (x=1.8, 2.3, 2.8 wt. y cant) Fel deunydd model, mae'r aloi yn rheoleiddio dwysedd y chemica l rhyngwyneb trwy'r elfen trylediad cyflym Cr.The diffyg cyfatebiaeth trylediad o elfennau Cr ac Al ar dymheredd uchel yn ffurfio CBs dwysedd uchel, a all rannu pob grawn yn nifer fawr o Cr-tlawd ac Al-gyfoethog nano-domains.In y proses oeri dŵr dilynol, mae martensite (trawsnewid strwythurol) yn fwy tebygol o gnewyllo yn y nano-barthau Al-gyfoethog neu Cr-dlawd hyn, hynny yw, mae'r nano-barthau Al-gyfoethog neu Cr-dlawd hyn yn gwasanaethu fel safleoedd niwclear nano-martensite, tra bod y rhyngwyneb cemegol yn rhwystr i dwf martensite, gan gyfyngu ar ei dwf cyflym. Yn seiliedig ar y cysyniad CBE, llwyddodd y tîm i greu'r nano-martensitig lleiaf hyd yma yn y Ti-2.8 Cr{{32 }}.5 Zr-5.2 Aloi Al (y maint cyfartalog yw 20±6nm, fel y dangosir yn Ffigur 1). Ar yr un pryd, aloi titaniwm sydd â'r gost isaf, cryfder penodol uchaf a phlastig cryf rhagorol cyfateb yr holl ddeunyddiau aloi titaniwm martensitig a adroddir ar hyn o bryd (fel y dangosir yn Ffigur 2), ac mae ganddo ragolygon cymhwysiad da Mae'r strategaeth dylunio peirianneg rhyngwyneb cemegol a gynigir gan y tîm yn torri trwy gyfyngiadau'r cysyniad dylunio cyfansoddiad microstrwythur / aloi gwreiddiol a dull prosesu thermomecanyddol aloi titaniwm, ac yn darparu syniadau newydd ar gyfer dylunio aloion titaniwm uwch perfformiad uchel a metel arall deunyddiau strwythurol gyda nodweddion tebyg. Deunyddiau strwythurol.

Microstrwythur a dosbarthiad cyfansoddiad Ti nano-martensitig aml-lefel-2.8 Cr-4.5 Zr-5.2 Aloi Al ar ôl oeri dŵr

Priodweddau mecanyddol Ti nano-martensitig aml-lefel-2.8 Cr-4.5 Zr-5.2 Aloi Al ar dymheredd ystafell ar ôl oeri dŵr ac oeri aer