بر فراز آسمان هوافضا، زیر امواج اکتشافات عمیق-دریا، و در موقعیتهای اصلی ساختوساز دفاع ملی، آلیاژهای تیتانیوم، بهعنوان «ستاره مواد سبکوزن پیشرفته»، همیشه انتظارات عملکرد میدانهای حساس را به همراه داشتهاند. با این حال، برای مدت طولانی، «مثلث غیرممکن» بین استحکام تسلیم بالا، ازدیاد طول یکنواخت بالا، و چقرمگی شکست بالا، و همچنین مشکل تردی ناشی از محتوای بالای اکسیژن، دو نقطه دردناک صنعت بودهاند که قابلیت اطمینان خدمات آلیاژهای تیتانیوم را محدود میکنند. وضعیت فعلی که در آن کشیدگی یکنواخت آلیاژهای تیتانیوم با استحکام بالا تنها چند درصد است، آزادسازی کامل پتانسیل کاربرد آنها را دشوار میسازد.
اخیراً، یک تیم تحقیقاتی چینی اخبار مهمی را ارائه کرده است-که به گلوگاه های عملکرد آلیاژهای تیتانیوم - (مواد اصلی مورد استفاده در صنعت تیتانیوم) پرداخته است، این تیم به طور خلاقانه یک استراتژی طراحی دوگانه "کنترل ریزساختار و تطبیق دقیق فرآیند" را پیشنهاد کرده است. این استراتژی با موفقیت بر تجارت طولانی مدت- بین قدرت تسلیم و ازدیاد طول یکنواخت غلبه کرد و به طور غیرمنتظره ای مشکل دائمی شکنندگی ناشی از محتوای بالای اکسیژن را که سال ها صنعت را آزار داده بود، حل کرد!
پیشرفت اصلی تیم از کنترل دقیق ریزساختار ناشی می شود: تمرکز بر دو ویژگی کلیدی- مورفولوژی و اندازه دانه های اصلی و ساختار لایه ای -. با کنترل تشکیل دانه های ریز هم محور، تیم به طور موثری یکنواختی ساختاری را بهبود بخشید و ناهمسانگردی را کاهش داد، در حالی که نسبت معقول اکسیژن و آهن تبدیل از دانه های ستونی به دانه های هم محور را بیشتر ارتقا داد. در سمت پردازش، با مقایسه تکنیکهای مختلف تولید از نظر نرخ خنکسازی و انعطافپذیری طراحی، تیم در نهایت فرآیند همجوشی بستر پودر لیزری (PBF{4}}LB){5}}سرعت خنککنندگی فوقالعاده- آن را بین 105-107 درجه بر ثانیه به میزان قابل توجهی انتخاب کرد. درمانهای بازپخت بعدی به اهداف متعددی دست یافتند، از جمله کاهش تنش پسماند، حذف فازهای فراپایدار، و بهینهسازی ساختار لایهای -، که راه را برای انتقال لغزش صاف در امتداد صفحات منشوری باز کرد.
این چارچوب یکپارچه «طراحی ریزساختار و بهینهسازی فرآیند» نه تنها به جهشی در عملکرد آلیاژ تیتانیوم دست یافت، بلکه ارزشهای صنعتی متعددی را نیز به همراه داشت: حل مشکل شکنندگی بالای اکسیژن، نیازهای محتوای اکسیژن مواد خام را کاهش میدهد و استفاده از مواد را تا حد زیادی بهبود میبخشد. استفاده از فرآیند PBF-LB همراه با شبیهسازی هوشمند و تکنیکهای آزمایشی با کارآیی بالا، هزینههای تحقیق و توسعه را بیشتر کاهش میدهد و تکرار فناوری را تسریع میکند و راه را برای تولید-در مقیاس بزرگ آلیاژهای تیتانیوم-با کارایی بالا هموار میکند.
از کنترل میکروسکوپی در آزمایشگاه تا فعال کردن کاربردها در زمینههای کلیدی، نتایج تحقیقات این تیم نهتنها قابلیتهای{0}سطح نوآورانه تیمهای تحقیقاتی چینی در توسعه آلیاژ تیتانیوم را نشان میدهد، بلکه پشتیبانی اصلی را برای ارتقاء مواد در صنایع حیاتی مانند هوافضا، دفاع، دریایی و بخشهای پزشکی ارائه میکند. در آینده، با تکرار مداوم فناوری و دگرگونی صنعتی، این پیشرفت به ایجاد شتاب قوی در توسعه صنعت تولید پیشرفته چین ادامه خواهد داد و اعتماد و ثبات "ساخت چین" را در زمینه مواد تقویت خواهد کرد.
