Univerzita Xi'an Jiaotong úspešne prekonala limit lomovej húževnatosti titánových zliatin

Z univerzity Xi'an Jiaotong prišla vzrušujúca správa, že výskumný tím dosiahol prelomový pokrok v oblasti výskumu zliatin titánu. Úspešne významne znížili obsah kyslíkových nečistôt v komerčne čistom titáne, čím dosiahli výrazné zlepšenie lomovej húževnatosti titánu. Tento úspech nielen láme tradičné poznatky, ale otvára aj nové cesty pre navrhovanie vysokopevnostných a húževnatých zliatin titánu.

Podľa odborníkov tím použil inovatívne technologické prostriedky na zníženie obsahu kyslíkových nečistôt v komerčne čistom titáne z konvenčného {{0}} 0,14 hm. % zníženého na bezprecedentných 0,02 hm. %. Toto výrazné zníženie obsahu kyslíka spôsobilo prudký nárast lomovej húževnatosti titánu z pôvodných 117 MPa ∙ m ^ 1/2 na úžasných 255 MPa ∙ m ^ 1/2. Táto hodnota nielenže prekonáva všetky komerčne dostupné čisté titánové a titánové zliatiny, ale prevyšuje aj lomovú húževnatosť väčšiny kovových materiálov, čo dokazuje, že titán s nízkym obsahom kyslíka je v súčasnosti jedným z najtvárnejších známych kovových materiálov. Táto štúdia dosiahla nielen prielom vo výkonnostizliatiny titánu, ale tiež prvýkrát odhalil ultra vysokú vnútornú lomovú húževnatosť titánu. Tento objav porušuje tradičné chápanie, že lomová húževnatosť titánu a titánových zliatin je nižšia ako 130 MPa ∙ m ^ 1/2, čo poskytuje možnosti pre širšiu aplikáciu titánových zliatin v rôznych oblastiach.

V oblasti letectva a kozmonautiky sú zliatiny titánu široko používané vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam, ako je nízka hmotnosť, vysoká pevnosť a odolnosť proti korózii. Avšak jeho lomová húževnatosť bola vždy kľúčovým faktorom obmedzujúcim jeho použitie pri určitých kritických podmienkach zaťaženia. Úspechy tohto výskumného tímu poskytujú nové nápady na zlepšenie aplikácie titánových zliatin v oblasti letectva. Riadením obsahu kyslíka sa môže zlepšiť nielen lomová húževnatosť titánových zliatin, ale očakáva sa aj dosiahnutie komercializácie súvisiacich produktov a ďalšia podpora vývoja technológie zliatin titánu. Okrem toho výskumný tím tiež vykonal hĺbkový výskum na zlepšenie mechanických vlastností tesne uložených šesťuholníkových kovov a navrhol konštrukčnú schému pre legovanie. Podporou rozsiahlej aktivácie deformačných dvojčiat a využitím hraníc dvojčiat na uľahčenie hustej iniciácie dislokácií sa výrazne zlepšujú mechanické vlastnosti tesne zložených šesťuholníkových kovov. Tento objav poskytuje nové nápady a metódy na reguláciu deformačnej schopnosti tesne uložených šesťuholníkových kovov a očakáva sa, že vnesie novú vitalitu do technologického pokroku v súvisiacich oblastiach. Výskumná skupina tiež urobila významný pokrok v dosahovaní dobrej konverzie fenoménu krehkosti vyvolanej pevným rozpusteným kyslíkom. Vynašli techniku ​​nazývanú infiltrácia kyslíka s gradientom kovového povrchu, ktorá zahŕňa ošetrenie kovov, ktoré sú náchylné na absorpciu kyslíka vo vysokoteplotnej atmosfére kyslíka, čo umožňuje kyslíku difundovať z kovového povrchu do vnútra kovu. Táto úprava vytvára gradient koncentrácie kyslíka z povrchu do vnútra kovového materiálu, výsledkom čoho je kovový materiál, ktorý kombinuje vysokú pevnosť a húževnatosť. Vynález tejto technológie poskytuje nové nápady a metódy na spevnenie povrchu kovových materiálov, od ktorých sa očakáva, že podporia technologické inovácie v príbuzných oblastiach.

Okrem vyššie uvedených úspechov výskumný tím vykonal aj hĺbkový výskum tvárneho krehkého prechodu kovových materiálov a zistil, že tvárny krehký prechod kubických kovov so stredom tela úzko súvisí s účinnosťou zdrojov dislokácií. Tento objav poskytuje nový pohľad na pochopenie deformačného a lomového správania kovových materiálov, ako aj nové nápady a metódy na reguláciu mechanických vlastností kovových materiálov. Revolučný prelom vo výkone titánových zliatin tentoraz poskytuje nielen cennú inšpiráciu pre dizajn vysokopevnostných a vysoko húževnatých titánových zliatin, ale poskytuje aj možnosti aplikácie titánových zliatin v širšom spektre oblastí. S ďalšou propagáciou a aplikáciou tohto úspechu máme dôvod domnievať sa, že výkon titánových zliatin sa výrazne zlepší a rozsah ich použitia sa bude ďalej rozširovať. Zároveň úspechy tímu vo výskume vplyvu kyslíka v pevnom roztoku, nové technologické vynálezy a štúdium mechanizmu tvárneho krehkého prechodu kovových materiálov tiež vnesú novú vitalitu do rozvoja oblasti kovových materiálov.