Исследователи из Тихоокеанской северо-западной Национальной Лаборатории нашли возможность управления титановыми атомами и структурирования их, тем самым они планируют усилить связи материала, облегчить производство модифицированного титана, сделать материал принципиально дешевле.
Обычно для того, чтобы использовать титан, его смешивают с какими-то другими металлами, чьими свойствами хотят насытить основной материал, иногда наоборот, ту же сталь покрывают титановыми частицами. Такой метод использовали беспрерывно более 50-ти лет. Однако, долговременность использования смеса не говорит о качестве и на выходе не всегда получается «идеальный» материал, плюс сам процесс дорогостоящий и энергоемкий.
Шесть лет назад ученые из PNNL разработали более качественный тип смеси, она менее дефективная и имеет более высокую прочность. Процесс широко используется в промышленности с тех пор, но команда захотела большего.
«Мы обнаружили, что если нагреть его в первую очередь с более высокой температурой до низкой температуры термообработки, можно создать сплав титана на 10-15% сильнее, чем любой коммерческий сплав титана в настоящее время и что он примерно в два раза прочнее стали», — сказал Арун Девараж.
Для того чтобы рассмотреть результаты термообработки, был использован электронный микроскоп и с помощью системы томографических атомно-зондовых исследований они заметили существенные изменения в строении материала.
Исследователи обнаружили, что субмикронные и наноразмерные частицы были созданы оптимизацией теплового процесса.
Получение необходимой атомной иерархии возможно при высочайших температурах в 1450 градусов по Цельсию.
Измерения напряженности указывают на то, что новый сплав, называемый иерархическим наноструктурированным ОВВ ти-185, имеет прочность на разрыв почти 1700 МПа – примерно в два раза больше стали, которую используют в автомобильном производстве. Процесс изготовления нового сплава, как сообщается, требует в два раза меньше времени в отличии от традиционных методов и использует относительно дешевый гидрида титана порошок.
«Теперь, когда мы понимаем, что происходит и почему этот сплав обладает такой высокой прочностью, как считают исследователи, они могут быть в состоянии изменить другие сплавы путем преднамеренного создания микроструктур, которые выглядят как те, в Ti185» – сказал ведущий ученый проекта.
