Nesen Siaņas Dzjaotongas universitātes Materiālu mehāniskās uzvedības galvenā laboratorija ir izstrādājusi jaunu tantala sakausējumu, kas var izturēt strukturālas slodzes un saglabāt labvēlīgu stiepes plastiskumu īpaši augstā temperatūrā no 2000 grādi līdz 2400 grādiem. Šis pētījums sniedz revolucionāru stratēģiju nākamās-paaudzes īpaši augstas temperatūras-sakausējumu izstrādei, un attiecīgie atklājumi ir publicēti populārākajā starptautiskajā žurnālā Nature.
1. Nozares šķērslis: materiālu ierobežojumi aviācijas un kosmosa īpaši-augstas-temperatūras komponentiem
Aviācijas un kosmosa aprīkojuma attīstība izvirza stingras prasības metāla konstrukciju materiālu nestspējai-ārkārtīgā karstumā. Atsevišķu kritisko karstumizturīgo komponentu darba temperatūra pārsniedz 2000 grādu, kas ir daudz augstāka par kušanas temperatūru lielākajai daļai parasto karstumizturīgo metālu, tostarp supersakausējumu, kuru pamatā ir niķelis-.
Pašlaik tikai ugunsizturīgi metāli ir kvalificēti šādām īpaši{0}}augstas-temperatūras apkalpošanas vidēm. Tantals izceļas kā viens no nedaudzajiem dzīvotspējīgajiem kandidātiem, pateicoties tā augstajam kušanas punktam (~3000 grādi) un līdzsvarotajām visaptverošajām īpašībām. Tomēr parastie tantala sakausējumi ir nepietiekami izturīgi augstā{5}}temperatūras apstākļos, un tie neatbilst slodzes-prasībām ekstremālos apstākļos.
Galvenais iemesls ir metālu universālā mīkstināšanas darbība augstās{0}}temperatūras apstākļos: kad darba temperatūra sasniedz 0,5–0,6 reizes par absolūto kušanas temperatūru (Tm), paātrināta atomu difūzija izraisa krasu mikrostruktūras attīstību, padarot telpas temperatūras pastiprināšanas mehānismus gandrīz neefektīvus.
Turklāt īpaši -augstas-temperatūras strukturālajiem sakausējumiem ir jābūt pietiekami plastiskiem gandrīz -istabas temperatūrā, lai atvieglotu sarežģītas -formas komponentu veidošanos. Izcilas īpaši-augstas-temperatūras izturības un labvēlīgas telpas-temperatūras elastības sasniegšana jau sen ir bijis galvenais izaicinājums, kas ierobežo augstas temperatūras sakausējumu izstrādi visā pasaulē.
2. Jaunā B-ODS tantala sakausējuma izstrāde
Lai novērstu šo tehnisko šķērsli, pētnieku komanda pieņēma unikālu bora -mediētu in-oksidācijas reakciju, lai precīzi kontrolētu sekundāro fāžu lielumu un sadalījumu. Tika izstrādāts un izgatavots jauns ar boru-modificēts oksīda dispersijas-stiprināts tantala sakausējums (B-ODS tantala sakausējums), kas apvieno izcilu elastību istabas temperatūrā-, īpaši augstu-temperatūras stiepes izturību un izcilu termisko stabilitāti.
3. Galvenie mehānisko īpašību rādītāji
Telpas-temperatūras izturība un elastība
Sakausējums nodrošina izcilu mehānisko veiktspēju istabas temperatūrā ar stiepes izturību, kas pārsniedz 800 MPa, un pagarinājuma pakāpi 35%, kas nodrošina lielisku sarežģītu konstrukciju daļu formējamību.
Stiepes veiktspēja 2000 grādu un 2400 grādu leņķī
ražas stiprums sasniedz 200 MPa pie 2000 grādiem;
Ražas stiprums sasniedz 100 MPa pie 2400 grādiem.
Tā veiktspēja ievērojami pārspēj visus ziņotos tradicionālos ugunsizturīgos sakausējumus un jaunos ugunsizturīgos vairāku{0}}galveno elementu sakausējumus. Salīdzinot ar parastajiem tantala sakausējumiem, tā tecēšanas robeža pie 2000 grādiem ir dubultota. Izturot tādu pašu slodzi 100 MPa, jaunā sakausējuma maksimālā darba temperatūra paaugstinās par aptuveni 500 grādiem.
Ilgtermiņa -pakalpojuma izturība
Šļūdes testa rezultāti apstiprina, ka jaunajam sakausējumam ir daudz labāka ilgtermiņa -darba veiktspēja nekā tradicionālajiem ugunsizturīgajiem sakausējumiem.
4. Rūpnieciskā pielietojuma vērtība
Jaunais B-ODS tantala sakausējums atrisina ilgstošo-kompromisu-starp augstu-temperatūras izturību un telpas-temperatūras plastiskumu. Tas ievērojami paplašina uz tantala -bāzētu sakausējumu pielietojuma jomu kosmiskajā aviācijā, hiperskaņas transportlīdzekļos, aviācijas-dzinējos, augstas-temperatūras termiskā lauka iekārtās un citās augstākās-nozarēs, paātrinot uz tantala{10}}bāzētu ugunsizturīgo metālu industrializāciju īpaši augstas temperatūras{11}} slodzi{13}}nesošās konstrukcijas sastāvdaļas.
Ārējās tirdzniecības atslēgvārdi
Augstu-temperatūras izturīgs tantala sakausējums, B-ODS tantala sakausējums, ar oksīdu dispersiju stiprināts sakausējums, ugunsizturīgs metāls, kosmosa konstrukcijas materiāls, īpaši-augstas temperatūras sakausējums, augstas stiepes izturības tantala materiāls
