MIT tadqiqotchilari kuchli titanium qotishmalariga boradigan yo'llarni aniqladilar
Topilmalar Advanced Materials jurnalida, Shaolou Wei ScD '22, professor C. Cem Tasan, postdok Kyung-Shik Kim va ATI Incdan Jon Foltz tomonidan yozilgan maqolada tasvirlangan. Jamoaning ta'kidlashicha, yaxshilanishlar kompyuterni moslashtirish natijasida yuzaga kelgan. kimyoviy tarkibi va qotishma panjara tuzilishi, shuningdek, sanoat miqyosida material ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan ishlov berish usullarini sozlash.
Titan qotishmalari o'zlarining ajoyib mexanik xususiyatlari, korroziyaga chidamliligi va po'latga nisbatan engilligi tufayli muhim ahamiyatga ega edi. Qotishtiruvchi elementlarni va ularning nisbiy nisbatlarini va materialni qayta ishlash usulini sinchkovlik bilan tanlash orqali "siz turli xil tuzilmalarni yaratishingiz mumkin va bu sizga kriogen va yuqori haroratlarda yaxshi xususiyatlar kombinatsiyasini olish uchun katta o'yin maydonchasini yaratadi" - deydi Tasan.
Ammo imkoniyatlarning katta assortimenti, o'z navbatida, ma'lum bir dasturning o'ziga xos ehtiyojlariga javob beradigan materialni ishlab chiqarish uchun tanlovlarni boshqarish usulini talab qiladi. Yangi tadqiqotda tasvirlangan tahlil va eksperimental natijalar ushbu yo'l-yo'riqni beradi.
Titan qotishmalarining tuzilishi, atom miqyosigacha, ularning xususiyatlarini boshqaradi, Tasan tushuntiradi. Va ba'zi titanium qotishmalarida bu struktura yanada murakkab bo'lib, alfa va beta fazalari deb nomlanuvchi ikki xil aralash fazalardan iborat.
"Ushbu dizayn yondashuvidagi asosiy strategiya turli miqyoslarni hisobga olishdir", deydi u. "Bir shkala - bu individual kristalning tuzilishi. Masalan, qotishma elementlarni ehtiyotkorlik bilan tanlash orqali siz alfa fazasining yanada ideal kristalli tuzilishiga ega bo'lishingiz mumkin, bu ma'lum deformatsiya mexanizmlarini ta'minlaydi. Boshqa shkala - o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga olgan polikristal shkalasi. alfa va beta fazalari, shuning uchun bu erda qo'llaniladigan yondashuv ikkalasi uchun dizayn masalalarini o'z ichiga oladi.
To'g'ri qotishma materiallari va nisbatlarini tanlashdan tashqari, ishlov berish bosqichlari muhim rol o'ynadi. Kross-rolling deb ataladigan texnika kuchlilik va egiluvchanlikning ajoyib kombinatsiyasiga erishishning yana bir kalitidir, deb topdi jamoa.
ATI tadqiqotchilari bilan birgalikda jamoa turli qotishmalarni skanerlovchi elektron mikroskop ostida sinovdan o‘tkazdi, chunki ular deformatsiyaga uchragan va ularning mikrotuzilmalari tashqi mexanik yukga qanday ta’sir ko‘rsatishi tafsilotlarini ochib berdi. Ular alfa va beta fazalari deformatsiyani bir xilda taqsimlaydigan tuzilmani hosil qiladigan, ular javob berganda fazalar o'rtasida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan yorilish tendentsiyasini yumshatgan ma'lum bir parametrlar to'plami - tarkibi, nisbati va ishlov berish usuli mavjudligini aniqladilar. boshqacha. "Fazalar uyg'unlikda deformatsiyalanadi", deydi Tasan. Bu deformatsiyaga kooperativ javobi yuqori materialni berishi mumkin, deb topildi.
"Biz ushbu ikki fazani va ularning morfologiyasini tushunish uchun materialning tuzilishini ko'rib chiqdik va atom miqyosida mahalliy kimyoviy tahlil o'tkazish orqali ularning kimyosini ko'rib chiqdik. Biz materialning turli xususiyatlarini aniqlash uchun turli xil usullarni qo'lladik. bir nechta uzunlikdagi tarozilar, deydi POSCO materialshunoslik va muhandislik professori va metallurgiya dotsenti bo'lgan Tasan, ularning tizimiga ko'ra ishlab chiqarilgan titanium qotishmalarining "umumiy xususiyatlarini ko'rib chiqsak", "xususiyatlari ancha yaxshi. taqqoslanadigan qotishmalar."
Tasanning so'zlariga ko'ra, bu sanoat tomonidan qo'llab-quvvatlangan akademik tadqiqot bo'lib, qotishmalarning dizayn tamoyillarini isbotlashga qaratilgan bo'lib, ular tijorat maqsadida ishlab chiqarilishi mumkin. "Ushbu hamkorlikda qilayotgan ishimiz haqiqatan ham kristall plastisiyasini fundamental tushunishga qaratilgan", deydi u. "Biz ushbu dizayn strategiyasi tasdiqlanganligini ko'rsatamiz va biz uning qanday ishlashini ilmiy jihatdan ko'rsatamiz", deya qo'shimcha qiladi u va bundan keyin ham takomillashtirish uchun katta imkoniyatlar mavjudligini ta'kidladi.
Ushbu topilmalarning potentsial qo'llanilishiga kelsak, u shunday deydi: "Kuch va egiluvchanlikning yaxshilangan kombinatsiyasi foydali bo'lgan har qanday aerokosmik dastur uchun bunday ixtiro yangi imkoniyatlarni taqdim etadi."
Ish ATI Specialty Rolled Products va MIT Nano va Garvard universiteti qoshidagi Nano o'lchovli tizimlar markazi tomonidan qo'llab-quvvatlandi.