L'Università di Xi'an Jiaotong supera con successo il limite di resistenza alla frattura delle leghe di titanio

Dall'Università di Xi'an Jiaotong sono arrivate notizie entusiasmanti secondo cui il gruppo di ricerca ha compiuto progressi rivoluzionari nel campo della ricerca sulle leghe di titanio. Sono riusciti a ridurre in modo significativo il contenuto di impurità di ossigeno nel titanio puro commerciale, ottenendo così un miglioramento significativo nella resistenza alla frattura del titanio. Questo risultato non solo rompe le conoscenze tradizionali, ma apre anche nuove strade per la progettazione di leghe di titanio ad alta resistenza e tenacità.

Secondo i professionisti, il team ha utilizzato mezzi tecnologici innovativi per ridurre il contenuto di impurità di ossigeno nel titanio puro commerciale dal convenzionale {{0}}.14% in peso ridotto a uno 0,02% in peso senza precedenti. Questo significativo trattamento di riduzione dell'ossigeno ha fatto aumentare la resistenza alla frattura del titanio dagli originali 117 MPa ∙ m ^ 1/2 a un sorprendente 255 MPa ∙ m ^ 1/2. Questo valore non solo supera tutto il titanio puro e le leghe di titanio disponibili in commercio, ma supera anche la resistenza alla frattura della maggior parte dei materiali metallici, dimostrando che il titanio a basso contenuto di ossigeno è attualmente uno dei materiali metallici più duttili conosciuti. Questo studio non solo ha ottenuto una svolta decisiva nelle prestazioni dileghe di titanio, ma ha anche rivelato per la prima volta l’elevatissima resistenza alla frattura intrinseca del titanio. Questa scoperta rompe la convinzione tradizionale secondo cui la resistenza alla frattura del titanio e delle leghe di titanio è inferiore a 130 MPa ∙ m ^ 1/2, offrendo possibilità per una più ampia applicazione delle leghe di titanio in vari campi.

Nel campo aerospaziale, le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate grazie alle loro eccellenti proprietà come leggerezza, elevata resistenza e resistenza alla corrosione. Tuttavia, la sua tenacità alla frattura è sempre stata un fattore chiave che ne limita l’applicazione in determinate condizioni di carico critico. I risultati di questo gruppo di ricerca forniscono nuove idee per migliorare l’applicazione delle leghe di titanio nel campo aerospaziale. Controllando il contenuto di ossigeno, non solo è possibile migliorare la resistenza alla frattura delle leghe di titanio, ma si prevede anche di ottenere la commercializzazione di prodotti correlati e di promuovere ulteriormente lo sviluppo della tecnologia delle leghe di titanio. Inoltre, il gruppo di ricerca ha anche condotto una ricerca approfondita sul miglioramento delle proprietà meccaniche dei metalli esagonali ravvicinati e ha proposto uno schema di progettazione per la lega. Promuovendo l'attivazione estesa dei gemelli di deformazione e utilizzando i confini gemelli per facilitare l'inizio denso delle dislocazioni, le proprietà meccaniche dei metalli esagonali strettamente ravvicinati vengono significativamente migliorate. Questa scoperta fornisce nuove idee e metodi per regolare la capacità di deformazione dei metalli esagonali ravvicinati e si prevede che inietterà nuova vitalità al progresso tecnologico in campi correlati. Il gruppo di ricerca ha inoltre compiuto progressi significativi nel raggiungimento di una buona conversione del fenomeno della fragilità indotta dall'ossigeno solido disciolto. Hanno inventato una tecnica chiamata infiltrazione di ossigeno con gradiente superficiale metallico, che prevede il trattamento dei metalli inclini all’assorbimento di ossigeno in un’atmosfera di ossigeno ad alta temperatura, consentendo all’ossigeno di diffondersi dalla superficie metallica all’interno del metallo. Questo trattamento crea un gradiente di concentrazione di ossigeno dalla superficie all'interno del materiale metallico, dando vita a un materiale metallico che combina elevata resistenza e tenacità. L'invenzione di questa tecnologia fornisce nuove idee e metodi per il rafforzamento superficiale dei materiali metallici, che dovrebbero promuovere l'innovazione tecnologica nei campi correlati.

Oltre ai risultati di cui sopra, il gruppo di ricerca ha anche condotto una ricerca approfondita sulla transizione duttile-fragile dei materiali metallici e ha scoperto che la transizione duttile-fragile dei metalli cubici a corpo centrato è strettamente correlata all'efficienza delle fonti di dislocazione. Questa scoperta fornisce una nuova prospettiva per comprendere il comportamento di deformazione e frattura dei materiali metallici, nonché nuove idee e metodi per regolare le proprietà meccaniche dei materiali metallici. La svolta rivoluzionaria nelle prestazioni delle leghe di titanio questa volta non solo fornisce preziosa ispirazione per la progettazione di leghe di titanio ad alta resistenza e tenacità, ma offre anche possibilità per l’applicazione delle leghe di titanio in una gamma più ampia di campi. Con l’ulteriore promozione e applicazione di questo risultato, abbiamo motivo di credere che le prestazioni delle leghe di titanio miglioreranno significativamente e anche il loro campo di applicazione sarà ulteriormente ampliato. Allo stesso tempo, i risultati del team nella ricerca sull'influenza dell'ossigeno in soluzione solida, le nuove invenzioni tecnologiche e lo studio del meccanismo di transizione duttile-fragile dei materiali metallici inietteranno nuova vitalità nello sviluppo del campo dei materiali metallici.