В США создали инновационные титановые сплавы

Прочные, пластичные и легкие.

Титановые сплавы — ключевые материалы для различных отраслей, от аэрокосмической и энергетической до биомедицинской. Однако при их создании всегда нужно искать компромисс между прочностью и пластичностью.

Новое исследование от Массачусетского технологического института и ATI Specialty Materials открывает путь к преодолению этого ограничения.

Исследователи Шаолоу Вэй, С. Джем Тасан, Кюнг-Шик Ким и Джон Фольц разработали метод создания титановых сплавов с исключительными характеристиками. Результаты их работы опубликованы в журнале Advanced Materials. Они смогли добиться уникального сочетания прочности и пластичности благодаря изменениям в химическом составе сплавов, структуре их решетки и методах обработки.

Титановые сплавы популярны благодаря их механическим свойствам, устойчивости к коррозии и легкому весу. Однако, как поясняет профессор Тасан, их структура, особенно сложная двухфазная система (альфа- и бета-фазы), требует особого подхода к проектированию.

Ключ к успеху лежит в многомасштабном подходе, включающем как микроскопические, так и макроскопические аспекты структуры. Особое внимание уделяется выбору легирующих элементов и способам их сочетания. Методы обработки, такие как поперечная прокатка, также играют решающую роль в достижении оптимальных свойств.

Совместные исследования с ATI позволили протестировать различные сплавы и изучить их микроструктуры с помощью сканирующего электронного микроскопа. Они обнаружили, что правильное сочетание состава, пропорций и методов обработки приводит к равномерному распределению деформации между альфа- и бета-фазами, предотвращая растрескивание и улучшая общую пластичность.

«Фазы деформируются в гармонии», — отмечает Тасан. Это кооперативное поведение обеспечивает превосходные характеристики материала.

Эти новые титановые сплавы обладают улучшенными свойствами по сравнению с аналогами. Исследование, финансируемое промышленностью, демонстрирует потенциал для массового производства этих сплавов.

«Для любого аэрокосмического применения, где требуется улучшенное сочетание прочности и пластичности, такие изобретения открывают новые возможности», — говорит Тасан.

Эти инновации могут значительно расширить области применения титановых сплавов и улучшить их эксплуатационные характеристики в самых различных условиях.