Над небето на космическото пространство, под вълните на дълбоко{0}}изследването на морето и в рамките на основните позиции на строителството на националната отбрана, титаниевите сплави, като „звездата на усъвършенстваните леки материали“, винаги са отговаряли на очакванията за ефективност на критични полета. От дълго време обаче „невъзможният триъгълник“ между високата граница на провлачване, високото равномерно удължение и високата якост на счупване, както и проблемът с крехкостта, причинен от високото съдържание на кислород, бяха две основни болни точки в индустрията, ограничаващи надеждността на експлоатация на титаниеви сплави. Настоящата ситуация, при която равномерното удължение на титанови сплави с висока{3}}якост е само няколко процента, затруднява пълното разгръщане на потенциала им за приложение.
Наскоро китайски изследователски екип предостави революционни новини-, адресирани до тесните места в производителността на - титаниеви сплави (основните материали, използвани в титановата индустрия), екипът новаторски предложи стратегия за двоен дизайн на „контрол на микроструктурата и прецизно съвпадение на процеса“. Тази стратегия успешно преодоля дългогодишния-компромис-между границата на провлачване и равномерното удължение и неочаквано реши постоянния проблем с крехкостта, причинен от високото съдържание на кислород, който тормози индустрията от години!
Основният пробив на екипа идва от прецизния контрол на микроструктурата: фокусиране върху две ключови характеристики- морфологията и размера на оригиналните зърна и - ламеларната структура. Чрез контролиране на образуването на фини равноосни зърна, екипът ефективно подобри структурната еднородност и намали анизотропията, докато разумното съотношение на кислород и желязо допълнително насърчи трансформацията от колоновидни към равноосни зърна. От страна на обработката, чрез сравняване на различни производствени техники по отношение на скоростите на охлаждане и гъвкавостта на дизайна, екипът в крайна сметка избра процеса на лазерно сливане на прахово легло (PBF-LB)-неговата ултра-висока скорост на охлаждане от 10⁵–10⁷ градуса/s може значително да пречисти зърната. Последващите обработки на отгряване допълнително постигнаха множество цели, включително облекчаване на остатъчното напрежение, елиминиране на метастабилни фази и оптимизиране на - ламеларната структура, разчиствайки пътя за плавен пренос на приплъзване по равнините на призмата.
Тази интегрирана рамка на „дизайн на микроструктура и оптимизация на процеса“ не само постигна скок в производителността на титановата сплав, но също така носи многобройни промишлени стойности: решаването на проблема с висока-кислородна крехкост облекчава изискванията за съдържание на кислород в суровините, значително подобрявайки използването на материала; прилагането на процеса PBF-LB, комбиниран с интелигентна симулация и високо-производителни експериментални техники, допълнително ще намали разходите за научноизследователска и развойна дейност и ще ускори итерацията на технологиите, проправяйки пътя за широко{3}}мащабно производство на високо-производителни титанови сплави.
От микроскопичен контрол в лабораторията до разрешаване на приложения в ключови области, резултатите от изследванията на екипа не само демонстрират най-високите-ниво иновативни възможности на китайските изследователски екипи в разработването на титанови сплави, но също така осигуряват основна поддръжка за надграждане на материали в критични индустрии като аерокосмическия, отбранителния, морския и медицинския сектор. В бъдеще, с непрекъсната технологична итерация и индустриална трансформация, този пробив ще продължи да инжектира силен импулс в развитието на високо-производствената индустрия в Китай, укрепвайки доверието и стабилността на „Произведено в Китай“ в областта на материалите.
