Em comparação com as ligas de titânio de tamanho de grão convencional (5-10 μm), as ligas de titânio de grão ultrafino não apenas têm maior resistência e boa correspondência plástica, mas também têm maior resistência ao desgaste e melhor biocompatibilidade. É muito atraente em muitos campos de aplicação importantes, como aeroespacial e biomedicina. No entanto, a preparação e processamento de ligas de titânio de grão ultrafino é extremamente difícil e a estabilidade térmica da microestrutura é pobre. Esses dois problemas de gargalo restringem o desenvolvimento e a aplicação de ligas de titânio de granulação ultrafina.
A equipe Yang Ke do Instituto de Pesquisa de Metais da Academia Chinesa de Ciências há muito se dedica à pesquisa básica e aplicada de novos materiais metálicos médicos. Recentemente, os membros da equipe Ren Ling, Wang Hai, etc. adotaram a ideia de projeto de microestrutura de "cristais equiaxiais ultrafinos de revestimento de duas fases" (Fig. 1) e, ao mesmo tempo, melhoraram a microestrutura e as propriedades térmicas das ligas de titânio de grão ultrafino tanto da termodinâmica quanto da cinética. Ele também usa a combinação de tratamento térmico convencional e processamento térmico para realizar a preparação em larga escala da microestrutura mencionada acima e resolve os dois problemas de gargalo de difícil preparação e processamento de ligas de titânio de grão ultrafino e baixa estabilidade da estrutura, e obtém excelente desempenho e liga de titânio contendo cobre de grão ultrafino com alta estabilidade térmica. Recentemente, resultados de pesquisas relacionadas foram publicados online na Nature Communications.
Figura 1
Nos últimos anos, a equipe de pesquisa tem se comprometido com a pesquisa integrada e aplicação da estrutura e função biológica de ligas de titânio contendo cobre. Com base no trabalho de pesquisa anterior, a equipe propôs uma estratégia de preparação de "liga de elemento eutetóide → têmpera → deformação a quente" (EQD) para a preparação de ligas de cobre-titânio de grão ultrafino (Fig. 2). Idéias de design para a microestrutura de cristais axiais. Esta estratégia permite a fabricação em larga escala de ligas de Ti6Al4V5Cu de grão ultrafino com tamanhos de grão -Ti na faixa de 90–500 nm por equipamento de processamento térmico convencional (Fig. 2).
Figura 2
Ao mesmo tempo, a estrutura de casca de favo de mel bifásica /Ti2Cu formada durante a deformação térmica é usada para revestir os grãos, o que melhora significativamente a estabilidade térmica da estrutura de grãos equiaxiais ultrafinos e aumenta a temperatura de instabilidade do material para 973 K ( { {3}}.55Tm) (Figura 3). A resistência à tração em temperatura ambiente da liga Ti6Al4V5Cu de grão ultrafino é de até 1,5 GPa e o alongamento excede 10 por cento. A 650 graus e uma taxa de deformação de 0,01 s-1, o alongamento de tração excede 1.000 por cento (Fig. 1), atingindo a deformação superplástica.
Fig. 3
Além disso, a liga de Ti6Al4V-5Cu de grão ultrafino não sofreu engrossamento de grão e crescimento sob a condição de acoplamento termomecânico de estiramento de alta temperatura (Fig. 4). Essa estratégia EQD não apenas realiza a preparação de estrutura de grão ultrafino de alto desempenho e alta estabilidade térmica de outras ligas de titânio, como TiCu e TiZrCu, mas também foi estendida a outros sistemas de ligas, incluindo materiais de ferro e aço para a preparação de materiais metálicos de grão ultrafino . Ele fornece uma nova abordagem e é de grande importância para o projeto e pesquisa de materiais metálicos de granulação ultrafina.
Fig. 4
O trabalho acima foi concluído pela equipe de Yang Ke e Ren Ling do Institute of Metals, a equipe de Qiu Dong do Royal Melbourne Institute of Technology, Austrália, e a equipe de Chen Xingqiu do Shenyang National Research Center for Materials Science do Instituto de Metais. O pesquisador assistente Wang Hai, do Institute of Metals, é o primeiro autor, e o Renling Project Researcher, do Institute of Metals, e o professor Qiu Dong, da RMIT University, são os autores correspondentes.
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