على خلفية التطور المزدهر في صناعة سبائك التيتانيوم، عانت سبائك التيتانيوم التقليدية TC4، وهي المادة الأساسية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في تطبيقات الفضاء والطاقة والتطبيقات البحرية، منذ فترة طويلة من عنق الزجاجة الواسع في الصناعة-من القوة والمتانة الضعيفة: بمجرد تلبية المادة لمتطلبات القوة المحددة، تتدهور صلابة الكسر بشكل ملحوظ. تبدأ التشققات بسهولة في ظل ظروف الخدمة التي تتميز بأحمال دورية متناوبة، وارتفاع مفاجئ-في درجات الحرارة المنخفضة التقلبات والبيئات المسببة للتآكل، مما يحد بشدة من اعتماد منتجات التيتانيوم في المعدات المتطورة-. مؤخرًا، تعاون فريق بحث من كلية المواد بجامعة تشجيانغ مع معاهد الأبحاث في جامعة كوماموتو باليابان لتطوير سبيكة تيتانيوم جديدة + تجارية مع تحسن في المتانة بنسبة 30% دون تغيير التركيبات الكيميائية الأساسية أو المساس بالقوة الميكانيكية الأصلية. وقد حظي هذا التقدم باهتمام كبير عبر الصناعة.
بالتركيز على أبحاث آلية المواد الأساسية، تتبعت جامعة تشجيانغ تحول الطور بين ومراحل سبائك التيتانيوم على المستوى المجهري باستخدام تقنيات الفحص المجهري الإلكتروني المتقدمة في الموقع وتقنيات توصيف إشعاع السنكروترون. وفي الوقت نفسه، ركزت جامعة كوماموتو على اختبار ميكانيكا الكسر والتحقق من عمليات المعالجة الحرارية الصناعية. وقد قلبت نقاط القوة التكميلية لمجموعتي البحث عقلية التطوير التقليدية المتمثلة في تعزيز أداء السبائك عن طريق تطعيم المعادن الثمينة. ومن خلال المعالجة الحرارية التي تم تنظيمها بدقة،أ تم إنشاء بنية مجهرية ثنائية النسق هرميًا تتكون من حبيبات خشنة ودقيقة بالتناوب داخل مصفوفة السبائك. تعمل حبيبات الطور المتداخلة - بشكل عشوائي على تشتيت مسارات انتشار الكراك وتبديد طاقة الكسر، في حين تحافظ الطور -الحبيبات الدقيقة - الدقيقة - على القوة الهيكلية الإجمالية، وتحقق تشديدًا فعالًا على المستوى المجهري.
تؤكد اختبارات اعتماد الجهات الخارجية أن السبيكة الجديدة توفر قوة شد تعادل قوة شد TC4 التقليدية، بالإضافة إلى صلابة أعلى بنسبة 30% للكسر مقارنةً بالمعايير القياسية الوطنية. كما تم تحقيق تحسينات إضافية في الليونة والمتانة المبردة ومقاومة التعب. والأهم من ذلك، أن عملية التعديل متوافقة تمامًا مع خطوط الإنتاج الحالية لصهر التيتانيوم ودحرجته وتشكيله، مما يتيح الإنتاج الضخم للمعدات الحالية وخفض تكاليف التصنيع.
بالنسبة للنشر الصناعي، لا تستخدم السبائك المطورة فقط في التشكيل النهائي لصفائح التيتانيوم ولكن أيضًا كمخزون خام للألواح المكسوة بفولاذ التيتانيوم-. وتشمل التطبيقات المستهدفة المبادلات الحرارية لمنشآت توليد الطاقة، ومكونات التبريد لطاقة الرياح البحرية والأجزاء الهيكلية الفضائية، وتلبية معايير اختيار المواد الصارمة لمصنعي معدات الطاقة المحلية والدولية. ويفتح هذا الابتكار طريقًا تقنيًا مبتكرًا للتوطين المحلي لمواد التيتانيوم المتطورة-في الصين وتحسين أداء منتجات لوحة يرتدون.
