Riċerkaturi tal-MIT Jidentifikaw Rotot għal Ligi tat-Titanju Aktar B'saħħithom

Is-sejbiet huma deskritti fil-ġurnal Advanced Materials, f'dokument minn Shaolou Wei ScD '22, il-Professur C. Cem Tasan, postdoc Kyung-Shik Kim, u John Foltz minn ATI Inc. It-titjib, jgħid it-tim, jirriżulta mit-tfassil tal- kompożizzjoni kimika u l-istruttura tal-kannizzata tal-liga, filwaqt li taġġusta wkoll it-tekniki tal-ipproċessar użati biex jipproduċu l-materjal fuq skala industrijali.

Ligi tat-titanju kienu importanti minħabba l-proprjetajiet mekkaniċi eċċezzjonali tagħhom, reżistenza għall-korrużjoni, u ħfief meta mqabbla mal-azzar. Permezz ta 'għażla bir-reqqa tal-elementi tal-liga u l-proporzjonijiet relattivi tagħhom, u tal-mod kif jiġi pproċessat il-materjal, "tista' toħloq diversi strutturi, u dan joħloq bitħa kbira għalik biex tikseb kombinazzjonijiet ta 'proprjetà tajba, kemm għal temperaturi krijoġeniċi kif ukoll elevati," Tasan jgħid.

Iżda dak l-assortiment kbir ta 'possibbiltajiet imbagħad jirrikjedi mod biex jiggwidaw l-għażliet biex jipproduċu materjal li jissodisfa l-ħtiġijiet speċifiċi ta' applikazzjoni partikolari. L-analiżi u r-riżultati sperimentali deskritti fl-istudju l-ġdid jipprovdu dik il-gwida.

L-istruttura tal-ligi tat-titanju, sa l-iskala atomika, tirregola l-proprjetajiet tagħhom, jispjega Tasan. U f'xi ligi tat-titanju, din l-istruttura hija saħansitra aktar kumplessa, magħmula minn żewġ fażijiet differenti mħallta bejniethom, magħrufa bħala l-fażijiet alfa u beta.

"L-istrateġija ewlenija f'dan l-approċċ tad-disinn hija li tieħu kunsiderazzjonijiet ta 'skali differenti," jgħid. "Skala waħda hija l-istruttura tal-kristall individwali. Per eżempju, billi tagħżel l-elementi tal-liga bir-reqqa, jista 'jkollok struttura tal-kristall aktar ideali tal-fażi alfa li tippermetti mekkaniżmi ta' deformazzjoni partikolari. L-iskala l-oħra hija l-iskala tal-polikristall, li tinvolvi interazzjonijiet tal-fażijiet alfa u beta Għalhekk, l-approċċ li qed jiġi segwit hawn jinvolvi kunsiderazzjonijiet ta’ disinn għat-tnejn."

Minbarra l-għażla tal-materjali u l-proporzjonijiet tal-liga t-tajba, il-passi fl-ipproċessar irriżultaw li għandhom rwol importanti. Teknika msejħa cross-rolling hija ċavetta oħra biex tinkiseb il-kombinazzjoni eċċezzjonali ta 'saħħa u ductility, sab it-tim.

B'ħidma flimkien mar-riċerkaturi tal-ATI, it-tim ttestja varjetà ta 'ligi taħt mikroskopju elettroniku tal-iskannjar hekk kif kienu qed jiġu deformati, u żvela dettalji ta' kif il-mikrostrutturi tagħhom jirrispondu għal tagħbija mekkanika esterna. Sabu li kien hemm sett partikolari ta' parametri - ta' kompożizzjoni, proporzjonijiet, u metodu ta' pproċessar - li taw struttura fejn il-fażijiet alfa u beta jaqsmu d-deformazzjoni b'mod uniformi, u jtaffu t-tendenza ta' qsim li x'aktarx iseħħ bejn il-fażijiet meta jirrispondu. differenti. "Il-fażijiet jiddeformaw f'armonija," jgħid Tasan. Dan ir-rispons kooperattiv għad-deformazzjoni jista 'jagħti materjal superjuri, sabu.

"Aħna ħares lejn l-istruttura tal-materjal biex nifhmu dawn iż-żewġ fażijiet u l-morfoloġiji tagħhom, u ħares lejn il-kimiċi tagħhom billi wettaqna analiżi kimika lokali fuq skala atomika. Adottajna varjetà wiesgħa ta 'tekniki biex nikkwantifikaw proprjetajiet varji tal-materjal madwar skali ta 'tul multipli, jgħid Tasan, li huwa l-Professur POSCO tax-Xjenza u l-Inġinerija tal-Materjali u professur assoċjat tal-metallurġija "Meta nħarsu lejn il-proprjetajiet ġenerali" tal-ligi tat-titanju prodotti skont is-sistema tagħhom, "il-proprjetajiet huma ħafna aħjar minn. ligi komparabbli."

Din kienet riċerka akkademika appoġġata mill-industrija mmirata biex tipprova prinċipji tad-disinn għal-ligi li jistgħu jiġu prodotti kummerċjalment fuq skala, skont Tasan. "Dak li nagħmlu f'din il-kollaborazzjoni huwa verament lejn fehim fundamentali tal-plastikità tal-kristall," jgħid. "Aħna nuru li din l-istrateġija tad-disinn hija validata, u nuru xjentifikament kif taħdem," huwa jżid, filwaqt li jinnota li għad hemm lok sinifikanti għal aktar titjib.

Fir-rigward ta 'applikazzjonijiet potenzjali ta' dawn is-sejbiet, huwa jgħid, "Għal kwalunkwe applikazzjoni aerospazjali fejn kombinazzjoni mtejba ta 'saħħa u duttilità huma utli, din it-tip ta' invenzjoni qed tipprovdi opportunitajiet ġodda."

Ix-xogħol kien appoġġjat minn ATI Specialty Rolled Products u faċilitajiet użati tal-MIT Nano u ċ-Ċentru għas-Sistemi ta 'Nanoscale fl-Università ta' Harvard.