Результаты исследования были опубликованы в журнале «Journal of Materials Science» под названием «Новый тип титан-алюминиевого сплава с высокой плотностью дислокаций и наноподвойков, демонстрирующий ультра-высокую прочность и пластичность». Эти достижения открывают новые пути для разработки лёгких аэрокосмических материалов следующего поколения.
Титан-алюминиевые сплавы, благодаря своей низкой плотности, отличным антиоксидантным и антикриппированным свойствам, рассматриваются как перспективные материалы для достижения структурной лёгкости и удовлетворения требований работы при высоких температурах. Однако их низкая пластичность при комнатной температуре и неудачные свойства при термической обработке долгое время ограничивали их широкое применение.
Команда улучшила свойства сплава, добавив в него железо, и создала новый тип структуры, напоминающей жемчуг (β1+γ) с высокой плотностью дислокаций и наноподвойками, что значительно повысило прочность и пластичность материала. С увеличением содержания железа в сплаве на границе фаз α2/γ начинает формироваться обогащенная железом фаза β1, которая постепенно заменяет фазу α2. Дислокации и энергия границы на интерфейсе α2/γ служат точками нуклеации для фазы β1. Когда содержание железа достигает 2,0%, химическое неравновесие, вызванное образованием пересыщенной структуры, становится источником силы для роста фазы β1. При содержании железа 2,8% прочность на сжатие и деформация при комнатной температуре составляют 2925 МПа и 36,8% соответственно. Этот сплав демонстрирует 97% ультра-высокую растяжимость при 950°C, что связано с ослаблением текстуры, активацией различных систем скольжения и эффективным взаимодействием между динамическим восстановлением и рекристаллизацией, ведущими к непрерывному ослаблению. В процессе деформации материала на границах γ/β1 и в границах подвойков формируются высокоплотные слои дефектов (SF) и ультратонкие деформированные наноподвойки, что способствует образованию трёхмерной сети наноподвойков. Врожденная повторяемость этой сети делает её устойчивым источником для хранения высокоплотных дислокаций.
Трансмиссионный анализ структуры типа жемчуг у титан-алюминиевого ниобий-железного сплава после сжимающей деформации
Механические свойства титан-алюминиевого ниобий-железного сплава и сравнение с аналогичными материалами
Харбинский политехнический университет является единственной организацией-корреспондентом статьи, а аспирантка Института материаловедения и инженерии Чжоу Линянь является первым автором статьи. Профессора Чэнь Жуйжунь и Фан Хунцзе являются авторами-корреспондентами статьи. Данное исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая и другими проектами.