Tegen de achtergrond van de bloeiende ontwikkeling in de industrie van titaniumlegeringen wordt de conventionele TC4-titaniumlegering, het meest gebruikte basismateriaal voor lucht- en ruimtevaart-, energie- en maritieme toepassingen, lange tijd geplaagd door een sectorbreed -knelpunt van verminderde sterkte en taaiheid: zodra het materiaal aan de gespecificeerde sterkte-eisen voldoet, verslechtert de breuktaaiheid aanzienlijk. Scheuren ontstaan gemakkelijk onder gebruiksomstandigheden met wisselende cyclische belastingen, abrupte hoge- lage temperatuurschommelingen en corrosieve omgevingen, waardoor de verdere acceptatie van titaniumproducten in hoogwaardige apparatuur-ernstig wordt beperkt. Onlangs heeft een onderzoeksteam van de School of Materials van de Zhejiang Universiteit samengewerkt met onderzoeksinstituten van de Kumamoto Universiteit, Japan, om een nieuwe + commerciële titaniumlegering te ontwikkelen met een verbetering van de taaiheid van 30% zonder de chemische basissamenstellingen te veranderen of de oorspronkelijke mechanische sterkte in gevaar te brengen. Deze doorbraak heeft uitgebreide aandacht gekregen in de hele industrie.
De universiteit van Zhejiang concentreerde zich op fundamenteel onderzoek naar materiaalmechanismen en volgde de fasetransformatie tussen de fasen van titaniumlegeringen op microschaal met behulp van geavanceerde in{0}} elektronenmicroscopie en synchrotronstralingskarakteriseringstechnologieën. Ondertussen concentreerde de Kumamoto-universiteit zich op het testen en verifiëren van industriële warmtebehandelingsprocessen op het gebied van breukmechanica. De complementaire sterke punten van de twee onderzoeksgroepen hebben de conventionele ontwikkelingsmentaliteit van het verbeteren van de prestaties van legeringen via doping van edele metalen tenietgedaan. Door nauwkeurig gefaseerde thermische verwerking, een hiërarchisch bimodale Binnen de legeringsmatrix werd een microstructuur bestaande uit afwisselend grove en fijne korrels geconstrueerd. Willekeurig verspringende -fasekorrels buigen de scheurvoortplantingspaden af en dissiperen breukenergie, terwijl de ultra-fijn-korrelige -fase de algehele structurele sterkte in stand houdt, waardoor een effectieve versteviging op microscopisch niveau wordt bereikt.
Certificeringstests door derden{0}} bevestigen dat de nieuwe legering een treksterkte levert die gelijkwaardig is aan conventionele TC4, naast een 30% hogere breuktaaiheid in vergelijking met nationale standaardbenchmarks. Er worden ook aanvullende verbeteringen bereikt op het gebied van ductiliteit, cryogene taaiheid en weerstand tegen vermoeidheid. Het belangrijkste is dat het modificatieproces volledig compatibel is met bestaande productielijnen voor het smelten, walsen en smeden van titanium, waardoor massaproductie op bestaande apparatuur mogelijk wordt en de productiekosten worden verlaagd.
Voor industriële toepassingen dient de ontwikkelde legering niet alleen voor de uiteindelijke vorming van titaniumplaten, maar ook als grondstof voor met titanium-staal beklede platen. Doeltoepassingen zijn onder meer warmtewisselaars voor energieopwekkingsfaciliteiten, koelcomponenten voor offshore windenergie en structurele onderdelen uit de lucht- en ruimtevaart, waarmee wordt voldaan aan strenge materiaalselectiecriteria voor binnenlandse en internationale fabrikanten van energieapparatuur. Deze innovatie opent een innovatieve technische route voor binnenlandse lokalisatie van China's hoogwaardige- titaniummaterialen en prestatieverbetering van beklede plaatproducten.
