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中外團隊合作,超塑性鈦合金研究取得重要進展

2023-07-12 10:14:34 來源:中國科學院金屬研究所
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簡介:超塑性成型技術有望解決復雜構件的成型問題,在航空航天等重要領域中有著廣闊的應用前景。然而,目前多數金屬超塑性成型的溫度較高且應變速率極為緩慢,這不僅增大了超塑性成型的能耗與時間,還使成型后的材料表面發生了嚴重的氧化,制約了該技術的廣泛應用。
超塑性成型技術有望解決復雜構件的成型問題,在航空航天等重要領域中有著廣闊的應用前景。然而,目前多數金屬超塑性成型的溫度較高且應變速率極為緩慢,這不僅增大了超塑性成型的能耗與時間,還使成型后的材料表面發生了嚴重的氧化,制約了該技術的廣泛應用。

為解決上述問題,中科院金屬研究所楊柯、任玲研究團隊與澳大利亞皇家墨爾本理工大學邱冬教授研究團隊合作,在前期開發的高性能雙相核殼納米結構Ti6Al4V5Cu合金基礎之上(Nature Communications, 2022, https://doi.org/10.1038/s41467-022-29782-8),設計并制備了具有多相納米網狀結構的新型鈦合金,它利用基體中的納米β網促進微納米α晶粒間的滑移與傾轉,并利用沿α/β相界釘扎的納米Ti2Cu相提高該納米網狀結構的穩定性,全面提升材料的超塑性變形能力。這一組織設計使材料的超塑性變形溫度較Ti6Al4V合金下降了約250℃,在750℃和應變速率高達1s-1的條件下,它可以獲得超過900%的延伸率,意味著該材料超塑性變形的應變速率較現有材料提高了2~4個數量級。在超塑性變形后,多相納米網狀結構鈦合金的組織不會粗化長大,解決了材料超塑性變形能力與組織熱穩定性之間的固有矛盾,這對于推動超塑性成型技術的發展具有重要的意義。

相關研究成果以題為“Extraordinary superplasticity at low homologous temperature and high strain rate enabled by a multiphase nanocrystalline network”在線發表于《國際塑性》(International Journal of Plasticity)期刊。

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