기존의 입자 크기(5-10μm) 티타늄 합금과 비교할 때 초미립자 티타늄 합금은 더 높은 강도와 우수한 플라스틱 일치성을 가질 뿐만 아니라 더 높은 내마모성과 더 나은 생체 적합성을 가지고 있습니다. 항공 우주 및 생물 의학과 같은 많은 중요한 응용 분야에서 매우 매력적입니다. 그러나 초미세 티타늄 합금의 준비 및 가공은 매우 어렵고 미세 구조의 열 안정성이 좋지 않습니다. 이 두 가지 병목 현상 문제는 초미립자 티타늄 합금의 개발 및 적용을 제한합니다.
중국과학원 금속연구소 Yang Ke 팀은 오랫동안 새로운 의료용 금속 재료의 기초 및 응용 연구에 종사해 왔습니다. 최근에 팀 구성원인 Ren Ling, Wang Hai 등은 "초미세 등축 결정을 감싸는 2상 쉘"(그림 1)의 미세 구조 설계 아이디어를 채택했으며 동시에 초미립자 티타늄 합금의 미세 구조 및 열적 특성을 개선했습니다. 열역학 및 역학 모두에서. 또한 기존의 열처리와 열처리의 조합을 사용하여 위에서 언급한 미세 구조의 대규모 준비를 실현하고 초미세 티타늄 합금의 어려운 준비 및 가공과 열악한 구조 안정성이라는 두 가지 병목 문제를 해결합니다. 우수한 성능과 열 안정성이 높은 초미세 구리 함유 티타늄 합금을 얻습니다. 최근 관련 연구 결과가 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.
그림 1
최근 몇 년 동안 연구팀은 구리 함유 티타늄 합금의 구조 및 생물학적 기능에 대한 통합 연구 및 응용에 전념해 왔습니다. 연구팀은 이전 연구를 바탕으로 초미세 구리-티타늄 합금의 제조를 위한 "공석 원소 합금화 → 담금질 → 열간 변형"(EQD)의 준비 전략을 제안했다(그림 2). 축 결정의 미세 구조에 대한 설계 아이디어. 이 전략은 기존 열처리 장비로 90~500nm 범위의 -Ti 입자 크기를 가진 초미세 입자 Ti6Al4V5Cu 합금의 대규모 제조를 가능하게 합니다(그림 2).
그림 2
동시에, 열 변형 중에 형성된 /Ti2Cu 이중상 허니컴 쉘 구조는 결정립을 코팅하는 데 사용되어 초미세 등축 결정립 구조의 열 안정성을 크게 향상시키고 재료의 불안정 온도를 973K({ {3}}.55Tm)(그림 3). 초미립자 Ti6Al4V5Cu 합금의 실온 인장 강도는 최대 1.5GPa이고 연신율은 10퍼센트를 초과합니다. 650도 및 0.01s-1의 변형 속도에서 인장 연신율은 1000%를 초과하여 초소성 변형을 달성합니다(그림 1).
그림 3
또한, 초미립자 Ti6Al4V-5Cu 합금은 고온 연신의 열역학적 결합 조건에서 결정립 조대화 및 성장을 겪지 않았다(그림 4). 이 EQD 전략은 TiCu 및 TiZrCu와 같은 다른 티타늄 합금의 고성능, 높은 열 안정성 초미세 입자 구조의 준비를 실현할 뿐만 아니라 초미세 입자 금속 재료의 준비를 위해 철 및 강 재료를 포함한 다른 합금 시스템으로 확장되었습니다. . 그것은 새로운 접근 방식을 제공하며 초미립자 금속 재료의 설계 및 연구에 큰 의미가 있습니다.
그림 4
위의 작업은 금속 연구소의 Yang Ke와 Ren Ling 팀, 호주 Royal Melbourne Institute of Technology의 Qiu Dong 팀, Shenyang National Research Center for Materials Science의 Chen Xingqiu 팀에 의해 완료되었습니다. 금속 연구소의. 금속 연구소의 Wang Hai 보조 연구원이 제1 저자이며 금속 연구소의 Renling 프로젝트 연구원과 RMIT 대학의 Qiu Dong 교수가 교신 저자입니다.
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