اخیراً، آزمایشگاه کلیدی دولتی برای رفتار مکانیکی مواد در دانشگاه شیان جیائوتنگ، آلیاژ تانتالیوم جدیدی ایجاد کرده است که میتواند بارهای ساختاری را حفظ کند و انعطاف پذیری کششی مطلوبی را در دماهای فوق{{0}بالا از 2000 درجه تا 2400 درجه حفظ کند. این تحقیق یک استراتژی پیشگامانه برای توسعه آلیاژهای-نسل بعدی با دمای فوق العاده-بالا- ارائه میکند و یافتههای مرتبط در مجله بینالمللی برتر Nature منتشر شده است.
1. گلوگاه صنعت: محدودیتهای مواد برای مؤلفههای هوافضا فوقالعاده-بالا-
پیشرفت تجهیزات هوافضا الزامات سخت گیرانه ای را بر ظرفیت تحمل بار- مواد ساختاری فلزی تحت گرمای شدید تحمیل می کند. دمای عملکرد برخی از اجزای حساس{2}مقاوم در برابر حرارت از 2000 درجه فراتر می رود که بسیار بالاتر از نقطه ذوب اکثر فلزات متداول در برابر حرارت{4}}از جمله سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل{5}}است.
در حال حاضر، فقط فلزات نسوز برای چنین محیطهای خدماتی با دمای فوقالعاده-در-دیگر واجد شرایط هستند. تانتالوم به دلیل نقطه ذوب بالا (~3000 درجه) و خواص جامع متعادل به عنوان یکی از معدود کاندیدهای قابل دوام برجسته است. با این وجود، آلیاژهای تانتالیوم معمولی از استحکام ناکافی در دمای بالا رنج میبرند، و در شرایط سخت قادر به برآورده کردن نیازهای تحمل بار نیستند.
علت اصلی در رفتار جهانی نرم شدن فلزات در دمای بالا نهفته است: هنگامی که دمای سرویس به 0.5 تا 0.6 برابر دمای ذوب مطلق (Tm) می رسد، انتشار سریع اتمی باعث تکامل شدید ریزساختار می شود و مکانیسم های تقویت دمای اتاق{3} را تقریباً بی اثر می کند.
علاوه بر این، آلیاژهای ساختاری با دمای{0}بالا-باید دارای انعطاف پذیری مناسب در دمای نزدیک به-اتاق باشند تا تشکیل اجزای پیچیده-شکل را تسهیل کنند. دستیابی به هر دو-استحکام فوق العاده-در دمای فوق العاده-و انعطاف پذیری مطلوب در دمای اتاق{7}}از مدت ها پیش یک چالش بزرگ بوده است که توسعه آلیاژهای با درجه حرارت بالا را در سرتاسر جهان محدود می کند.
2. توسعه آلیاژ تانتالم جدید B-ODS
برای مقابله با این مانع فنی، تیم تحقیقاتی از یک بور منحصر به فرد-با واسطه-واکنش اکسیداسیون درجا برای کنترل دقیق اندازه و توزیع فازهای ثانویه استفاده کرد. یک آلیاژ تانتالیوم تقویتشده (B{{5}ODS) جدید-پراکندگی اکسید اصلاحشده-آلیاژ تانتالیوم تقویتشده (B{{5}ODS) طراحی و ساخته شد که دارای انعطافپذیری کششی عالی در اتاق-قابلیت کششی فوقالعاده-بالا-استحکام کششی دمایی فوقالعاده و فوقالعاده است.
3. Core Mechanical Property Indicators
استحکام و شکلپذیری دمای اتاق-
این آلیاژ عملکرد مکانیکی فوقالعادهای را در دمای اتاق، با استحکام کششی بیش از 800 مگاپاسکال و نرخ کشیدگی 35 درصد ارائه میکند که شکلپذیری عالی را برای قطعات ساختاری پیچیده ممکن میسازد.
عملکرد کششی در 2000 درجه و 2400 درجه
قدرت تسلیم به 200 مگاپاسکال در 2000 درجه می رسد.
قدرت تسلیم به 100 مگاپاسکال در 2400 درجه می رسد.
عملکرد آن به طور قابل توجهی بهتر از همه آلیاژهای نسوز سنتی گزارش شده و آلیاژهای چند عنصر اصلی نسوز در حال ظهور است. در مقایسه با آلیاژهای تانتالیوم معمولی، قدرت تسلیم آن در 2000 درجه دو برابر شده است. هنگام تحمل بار مشابه 100 مگاپاسکال، حداکثر دمای سرویس آلیاژ جدید تقریباً 500 درجه افزایش می یابد.
دوام خدمات درازمدت-
نتایج آزمایش خزش تأیید میکند که آلیاژ جدید عملکرد خدمات طولانیمدت بسیار بهتری نسبت به آلیاژهای نسوز سنتی نشان میدهد.
4. ارزش کاربردی صنعتی
آلیاژ تانتالیوم B{0}ODS جدید، تجارت طولانی مدت-بین استحکام{3}}درجه حرارت بالا و انعطاف پذیری دمای اتاق- را برطرف میکند. دامنه کاربرد آلیاژهای مبتنی بر تانتالم را در هوافضا، وسایل نقلیه مافوق صوت، موتورهای هوا-،{8}}تجهیزات میدان حرارتی با دمای بالا و سایر بخشهای{9}بالا بسیار گسترش میدهد، و سرعت صنعتیسازی تانتالیم{10}برای فلزات{10}دیرگداز{10}بر پایه تانتالیم{2}2{1} فوقدیرگداز اجزای ساختاری باربر-.
کلمات کلیدی تجارت خارجی
آلیاژ تانتالیوم مقاوم در برابر درجه حرارت بالا، آلیاژ تانتالیوم B-ODS، آلیاژ تقویت شده با پراکندگی اکسید، فلز نسوز، مواد ساختاری هوافضا، آلیاژ فوق-در دمای بالا، مواد تانتالیم با مقاومت کششی بالا
