Sopra i cieli dell'aerospaziale, sotto le onde dell'esplorazione delle profondità-e nelle posizioni chiave della costruzione della difesa nazionale, le leghe di titanio, in quanto "stella dei materiali leggeri avanzati", hanno sempre soddisfatto le aspettative prestazionali dei settori critici. Tuttavia, per molto tempo, il “triangolo impossibile” tra elevato limite di snervamento, elevato allungamento uniforme ed elevata tenacità alla frattura, nonché il problema dell’infragilimento causato dall’elevato contenuto di ossigeno, sono stati due principali punti critici del settore che limitano l’affidabilità di servizio delle leghe di titanio. La situazione attuale, in cui l'allungamento uniforme delle leghe di titanio ad alta resistenza è solo di una piccola percentuale, rende difficile sfruttare appieno il loro potenziale applicativo.
Recentemente, un team di ricerca cinese ha fornito notizie rivoluzionarie-affrontando i colli di bottiglia prestazionali delle - leghe di titanio (i principali materiali utilizzati nell'industria del titanio), il team ha proposto in modo innovativo una duplice strategia di progettazione di "controllo della microstruttura e abbinamento preciso del processo". Questa strategia ha superato con successo il compromesso di vecchia data--tra carico di snervamento e allungamento uniforme e ha risolto inaspettatamente il problema persistente dell'infragilimento causato dall'elevato contenuto di ossigeno che affligge il settore da anni!
La svolta fondamentale del team deriva dal controllo preciso della microstruttura: focalizzazione su due caratteristiche chiave:- la morfologia e le dimensioni dei grani originali e la - struttura lamellare. Controllando la formazione di grani fini equiassici, il team ha effettivamente migliorato l'uniformità strutturale e ridotto l'anisotropia, mentre un rapporto ragionevole tra ossigeno e ferro ha ulteriormente promosso la trasformazione da grani colonnari a grani equiassici. Dal punto di vista della lavorazione, confrontando diverse tecniche di produzione in termini di velocità di raffreddamento e flessibilità di progettazione, il team ha infine selezionato il processo di fusione laser a letto di polvere (PBF-LB)-la sua velocità di raffreddamento ultra-elevata di 10⁵–10⁷ gradi/s può affinare significativamente i grani. I successivi trattamenti di ricottura hanno ulteriormente raggiunto molteplici obiettivi, tra cui la riduzione dello stress residuo, l'eliminazione delle fasi metastabili e l'ottimizzazione della struttura lamellare -, aprendo la strada a un trasferimento di scorrimento uniforme lungo i piani del prisma.
Questo quadro integrato di "progettazione della microstruttura e ottimizzazione del processo" non solo ha consentito un balzo in avanti nelle prestazioni delle leghe di titanio, ma comporta anche molteplici valori industriali: la risoluzione del problema dell'infragilimento da ossigeno elevato- allenta i requisiti di contenuto di ossigeno delle materie prime, migliorando notevolmente l'utilizzo del materiale; l'applicazione del processo PBF-LB combinato con la simulazione intelligente e tecniche sperimentali ad alto- throughput ridurrà ulteriormente i costi di ricerca e sviluppo e accelererà l'iterazione della tecnologia, aprendo la strada alla produzione su larga-scala di leghe di titanio ad alte-prestazioni.
Dal controllo microscopico in laboratorio alle applicazioni abilitanti in campi chiave, i risultati della ricerca del team non solo dimostrano le-capacità innovative di alto livello dei team di ricerca cinesi nello sviluppo delle leghe di titanio, ma forniscono anche un supporto fondamentale per l'aggiornamento dei materiali in settori critici come quello aerospaziale, della difesa, marino e medico. In futuro, con la continua iterazione tecnologica e trasformazione industriale, questa svolta continuerà a imprimere un forte slancio allo sviluppo dell'industria manifatturiera cinese di fascia alta-, rafforzando la fiducia e la stabilità del "Made in China" nel campo dei materiali.
