.
Kiedy producent myśli o idealnym materiale, mocny, lekki i elastyczny to trzy główne przymiotniki, które mogą przyjść do głowy. To dlatego, że te właściwości pozwalają materiałowi być używane w różnych zastosowaniach, podczas gdy w stanie wytrzymać ogromne naprężenia. Teraz, nowe badania doprowadziły do opracowania nowego stopu tytanu, który został nazwany najmocniejszym z wszystkich komercyjnych stopów tytanu obecnie na rynku. Ten nowy stop może mieć głęboki wpływ na produkcję samochodową, lotniczą i nie tylko.
Włókno węglowe zostało powszechnie przyjęte jako najnowsza i najbardziej znacząca rewolucja materiałowa, ale ten nowy stop tytanu może wziąć ciasto. Nazwany Ti185, to rzeczywiście został po raz pierwszy wyprodukowany około 50 lat temu. Jednak prymitywny proces produkcji sprawił, że niespójne mieszaniny metalu, gdzie materiał był silny w niektórych miejscach, ale kruchy w innych. Metalurgowie próbowali wtedy mieszać surowy tytan z żelazem, wanadem i aluminium, aby stworzyć Ti185. Problemem było to, że mieszanina skończyła się zbrylaniem razem z żelazem, co prowadziło do wad w gotowym produkcie. Metalurgowie nie byli w stanie wyprodukować stopu do celów komercyjnych, aż do teraz.
Czysty tytan nie jest w rzeczywistości wszystko, że silny, więc aby dać mu właściwości producenci szukają stopu musi być stworzony. Aby zwiększyć wytrzymałość popularnych stopów tytanu, które są używane w przemyśle lotniczym i kosmicznym, naukowcy z amerykańskiego Departamentu Energii w Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) opracowali sposób na przystępną produkcję Ti185. Sposób, w jaki to osiągnęli, polegał na ułożeniu atomów w określony wzór, aby utworzyć specjalną nanostrukturę.
Po raz pierwszy badacze byli w stanie zobaczyć to ułożenie atomów z bliska, a następnie naukowcy ci poszli o krok dalej. Naukowcy z PNNL następnie manipulował nanostrukturę do tworzenia najsilniejszych stopu tytanu kiedykolwiek opracowany. Również inną zaletą tego nowego procesu jest jego bardziej opłacalne w porównaniu do produkcji konwencjonalnych stopów tytanu.
„Stwierdziliśmy, że jeśli poddasz go najpierw obróbce cieplnej w wyższej temperaturze przed etapem obróbki cieplnej w niskiej temperaturze, możesz stworzyć stop tytanu o 10 do 15 procent mocniejszy niż jakikolwiek komercyjny stop tytanu dostępny obecnie na rynku i że ma on mniej więcej dwukrotnie większą wytrzymałość niż stal” – powiedział Arun Devaraj, materiałoznawca z PNNL. bit.ly/2blCAPu
Badacze testowali wytrzymałość stopu, ciągnąc go lub stosując naprężenia, aż tytan się rozpadnie. Ti185 okazał się być 10-15% silniejszy niż konwencjonalne stopy tytanu, co jest monumentalnym osiągnięciem, które jest tylko bardziej imponujące w połączeniu z niskim kosztem produkcji. Ti185 jest około dwa razy tak silny jak stali używanej do produkcji samochodów, a także jest o połowę wagi.
PNNL odkrycia również wykraczać daleko poza tylko pracy z tytanu. Mogą nawet być w stanie wykorzystać swój proces do poprawy jeszcze więcej stopów.
„To przesuwa granicę tego, co możemy zrobić ze stopami tytanu, – Teraz, gdy rozumiemy, co się dzieje i dlaczego ten stop ma tak wysoką wytrzymałość, naukowcy wierzą, że mogą być w stanie zmodyfikować inne stopy poprzez celowe tworzenie mikrostruktur, które wyglądają jak te w Ti185.” wyjaśnia Devaraj.
Badania te mogą doprowadzić do jeszcze bardziej przełomowych odkryć metalurgicznych, które mogą pomóc pchnąć świat do przodu. Nowe samoloty, technologie lotnicze i kosmiczne oraz samochody konsumenckie mogą wkrótce opierać się na tych zaawansowanych stopach, a to może być tylko początek. Posiadanie zdolności do wytwarzania materiałów o wyjątkowo wysokiej wytrzymałości przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów jest marzeniem producentów.