ท่ามกลางการพัฒนาที่เฟื่องฟูในอุตสาหกรรมโลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสมไทเทเนียม TC4 แบบดั้งเดิมซึ่งเป็นวัสดุฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ พลังงาน และทางทะเล ต้องเผชิญกับปัญหาคอขวดในอุตสาหกรรม-มายาวนานในด้านความแข็งแรงและความเหนียวที่ถูกประนีประนอม: เมื่อวัสดุมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงที่ระบุ ความทนทานต่อการแตกหักของวัสดุก็จะลดลงอย่างมาก รอยแตกร้าวจะเกิดขึ้นทันทีภายใต้เงื่อนไขการบริการที่มีโหลดแบบไซคลิกสลับกัน สูงอย่างกะทันหัน-ต่ำ ความผันผวนของอุณหภูมิและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งจำกัดการนำผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมมาใช้ในอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์-อย่างเข้มงวด เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมวิจัยจาก School of Materials ของมหาวิทยาลัย Zhejiang ได้ร่วมมือกับสถาบันวิจัยที่มหาวิทยาลัยคุมาโมโตะ ประเทศญี่ปุ่น เพื่อพัฒนาโลหะผสมไทเทเนียมแบบใหม่ + เชิงพาณิชย์ที่มีการปรับปรุงความเหนียวขึ้น 30% โดยไม่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีพื้นฐานหรือลดทอนความแข็งแรงทางกลดั้งเดิม ความก้าวหน้าครั้งนี้ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางทั่วทั้งอุตสาหกรรม
โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่การวิจัยกลไกวัสดุพื้นฐาน มหาวิทยาลัยเจ้อเจียงติดตามการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างเฟสและเฟสของโลหะผสมไททาเนียมในระดับไมโครสเกลโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในแหล่งกำเนิด-ขั้นสูงและเทคโนโลยีการกำหนดลักษณะเฉพาะของรังสีซินโครตรอน ขณะเดียวกัน มหาวิทยาลัยคุมาโมโตะมุ่งเน้นไปที่การทดสอบกลศาสตร์การแตกหักและการตรวจสอบกระบวนการบำบัดความร้อนทางอุตสาหกรรม จุดแข็งที่เสริมกันของกลุ่มวิจัยทั้งสองกลุ่มได้ล้มล้างกรอบความคิดการพัฒนาแบบเดิมในการเพิ่มประสิทธิภาพของโลหะผสมผ่านการเติมโลหะมีค่า ผ่านการประมวลผลด้วยความร้อนตามขั้นตอนที่แม่นยำ โครงสร้างจุลภาคแบบไบโมดัลแบบลำดับชั้นซึ่งประกอบด้วยเกรนหยาบและละเอียดสลับกันถูกสร้างขึ้นภายในเมทริกซ์โลหะผสม เกรนเฟส - ที่เซแบบสุ่มจะหันเหเส้นทางการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวและกระจายพลังงานการแตกหัก ในขณะที่เฟส-ละเอียด-เกรนละเอียดพิเศษ - ช่วยรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างโดยรวม ส่งผลให้มีการแข็งตัวอย่างมีประสิทธิผลในระดับจุลภาค
การทดสอบเพื่อการรับรองจากบุคคลที่สาม-ยืนยันว่าโลหะผสมใหม่มีความต้านทานแรงดึงเทียบเท่ากับ TC4 ทั่วไป ควบคู่ไปกับความทนทานต่อการแตกหักที่สูงขึ้น 30% เมื่อเทียบกับเกณฑ์มาตรฐานระดับชาติ นอกจากนี้ ยังมีการปรับปรุงเพิ่มเติมในด้านความเหนียว ความเหนียวจากการแช่แข็ง และการต้านทานความล้า ที่สำคัญที่สุดคือ กระบวนการดัดแปลงสามารถเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับสายการผลิตที่มีอยู่สำหรับการถลุง การรีด และการตีไทเทเนียม ทำให้สามารถผลิตได้จำนวนมากบนอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่และลดต้นทุนการผลิต
สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม โลหะผสมที่พัฒนาแล้วไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ในการขึ้นรูปแผ่นไทเทเนียมในขั้นสุดท้ายเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นสต็อกดิบสำหรับแผ่นหุ้มเหล็กไทเทเนียม-ด้วย การใช้งานเป้าหมาย ได้แก่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนประกอบการทำความเย็นสำหรับพลังงานลมนอกชายฝั่งและชิ้นส่วนโครงสร้างการบินและอวกาศ เป็นไปตามเกณฑ์การเลือกวัสดุที่เข้มงวดสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์พลังงานในประเทศและต่างประเทศ นวัตกรรมนี้เปิดเส้นทางทางเทคนิคที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการปรับท้องถิ่นของวัสดุไทเทเนียม- ระดับไฮเอนด์ของจีน และการอัพเกรดประสิทธิภาพของแผ่นหุ้ม ผลิตภัณฑ์
