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超塑性鈦合金問(wèn)世未來(lái)金屬打開(kāi)新未來(lái)

2023-11-30 17:22:09來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：鈦合金閱讀量：14630

　　鈦素有“太空金屬”、“未來(lái)金屬”、“海洋金屬”等美譽(yù)，鈦本身是無(wú)毒元素，并且擁有非常理想的理化特質(zhì)，在短短的數(shù)十年間，便憑借耐高低溫、抗強(qiáng)酸堿、高強(qiáng)度、低密度等一系列資質(zhì)，受到了科研界的廣泛關(guān)注，在上世紀(jì)80年代走入民用領(lǐng)域后更瞬間成為了材料學(xué)領(lǐng)域的“明星”。

　　也正因?yàn)槿绱?，關(guān)于鈦的開(kāi)發(fā)從未停止。從目前的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，鈦的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛。一方面，因?yàn)槠錈o(wú)毒并且人類(lèi)幾乎不會(huì)對(duì)其出現(xiàn)生理排斥的現(xiàn)象，因此在醫(yī)療領(lǐng)域鈦被用來(lái)加工成各類(lèi)治療用的人體植入物或是人工骨骼。而其中大部分是鈦合金的形式存在的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前每年用于醫(yī)療領(lǐng)域的鈦合金正以每年5%-7%的速度增量。

　　另一方面，鈦的可塑性與安全性使其與家具、戶外用品都能很好地契合，通過(guò)加工成不同的合金不但可以用來(lái)制作炊具，還能給自行車(chē)減重，提升自行車(chē)的輕便性與牢固度。而稍微昂貴的車(chē)輛也會(huì)用鈦合金來(lái)優(yōu)化自身。

　　除了這兩方面外，鈦以及鈦合金更是重要的航天航空材料。根據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2015-2018年航空航天鈦材消費(fèi)量分別為6862噸、8519噸、8986噸、10295噸，分別同比增長(zhǎng)41%、24%、5%、14.6%。簡(jiǎn)單的說(shuō)鈦材的增長(zhǎng)和航空航天業(yè)的發(fā)展是呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系的。

　　而近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所團(tuán)隊(duì)與澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，成功在鈦合金領(lǐng)域收獲新成果，在前期開(kāi)發(fā)的高性能雙相核殼納米結(jié)構(gòu)Ti6Al4V5Cu合金基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)并制備了具有多相納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型鈦合金。

　　根據(jù)介紹，“新型鈦合金利用基體中的納米β網(wǎng)促進(jìn)微納米晶α晶粒間的滑移與傾轉(zhuǎn)，并利用沿α/β相界釘扎的納米Ti2Cu相提高該納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，全面提升材料的超塑性變形能力”，具體來(lái)說(shuō)，其應(yīng)變速率較現(xiàn)有材料提高了2到4個(gè)數(shù)量級(jí)。并且“在超塑性變形后，多相納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型鈦合金組織不會(huì)粗化長(zhǎng)大，解決了材料超塑性變形能力與組織熱穩(wěn)定性之間的固有矛盾”。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)制備出的超塑性鈦合金一定程度上為鈦合金在航空航天等重要領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了新的場(chǎng)景，并且推動(dòng)了超塑性成型技術(shù)的發(fā)展。

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