従来の粒径 (5-10 μm) のチタン合金と比較して、超微細粒チタン合金は、強度が高く、プラスチック マッチングが良好であるだけでなく、耐摩耗性が高く、生体適合性も優れています。 航空宇宙や生物医学など、多くの重要なアプリケーション分野で非常に魅力的です。 しかし、超微細粒チタン合金の調製と加工は非常に難しく、微細構造の熱安定性は劣っています。 これらの 2 つのボトルネックの問題が、超微粒子チタン合金の開発と応用を制限しています。
中国科学院金属研究所の楊科チームは、新しい医療用金属材料の基礎研究と応用研究に長い間携わってきました。 最近、チームメンバーのRen Ling、Wang Haiなどは、「超微細な等軸晶を包む2相シェル」という微細構造設計のアイデアを採用し（図1）、同時に超微細粒チタン合金の微細構造と熱特性を改善しました。熱力学と動力学の両方から。 また、従来の熱処理と熱処理の組み合わせを使用して、上記の微細構造の大規模な準備を実現し、超微細粒チタン合金の困難な準備と処理と不十分な構造安定性の2つのボトルネック問題を解決します。優れた性能と高い熱安定性を持つ超微粒子銅含有チタン合金が得られます。 最近、関連する研究結果が Nature Communications にオンラインで掲載されました。
図1
近年、研究チームは、銅含有チタン合金の構造と生物学的機能の統合研究と応用に取り組んできました。 これまでの研究成果を基に、チームは超微細粒銅チタン合金の調製のための「共析元素合金化→急冷→熱間変形」（EQD）の調製戦略を提案しました（図2）。 軸状結晶の微細構造の設計アイデア。 この戦略により、従来の熱処理装置を使用して、-Ti 粒子サイズが 90 ～ 500 nm の超微細粒 Ti6Al4V5Cu 合金の大規模製造が可能になります (図 2)。
図2
同時に、熱変形中に形成された /Ti2Cu 二相ハニカム シェル構造を使用して粒子をコーティングします。これにより、超微細等軸粒子構造の熱安定性が大幅に向上し、材料の不安定温度が 973 K に上昇します ( { {3}}.55Tm) (図 3)。 超微粒子 Ti6Al4V5Cu 合金の室温引張強度は最大 1.5 GPa で、伸びは 10 パーセントを超えます。 650 度、ひずみ速度 0.01 s-1 で、引張伸びは 1000% を超え (図 1)、超塑性変形を達成します。
図3
さらに、超微細粒 Ti6Al4V-5Cu 合金は、高温延伸の熱機械結合条件下で結晶粒の粗大化と成長を起こさなかった (図 4)。 この EQD 戦略は、TiCu や TiZrCu などの他のチタン合金の高性能で熱安定性の高い超微粒子構造の調製を実現するだけでなく、超微粒子金属材料の調製のための鉄鋼材料を含む他の合金系にも拡張されています。 . これは新しいアプローチを提供し、超微粒子金属材料の設計と研究にとって非常に重要です。
図4
上記の作業は、Institute of Metals の Yang Ke と Ren Ling のチーム、オーストラリアのロイヤル メルボルン工科大学の Qiu Dong のチーム、瀋陽国立材料科学研究センターの Chen Xingqiu のチームによって完成されました。金属協会の。 Institute of Metals の Wang Hai 助教が筆頭著者であり、Renling Project Researcher of Metals と RMIT University の Qiu Dong 教授が責任著者です。
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