Automatische Übersetzung anzeigen
Dies ist eine automatisch generierte Übersetzung. Wenn Sie auf den englischen Originaltext zugreifen möchten, klicken Sie hier
#Neues aus der Industrie
{{{sourceTextContent.title}}}
Forscher entwickeln stärkere Titanlegierung
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Forscher an der Abteilung des pazifischen Nordwestnationalen laboratoriums der Energie (PNNL) haben ein stärkeres Titan Legierung-in einer Entwicklung hergestellt, die beide zur Produktion von Teilen des helleren Fahrzeugs sowie von neuen hochfesten Legierungen führen könnte.
{{{sourceTextContent.description}}}
Die Forscher wussten, dass eine Titanlegierung, die vorher von einem preiswerten Prozess entwickelt wurde, sehr gute mechanische Eigenschaften hatte, aber wollten können ihn sogar stärker machen. Unter Verwendung der leistungsfähigen Elektronenmikroskope und einer einzigartigen Atomsondendarstellungsannäherung waren sie in der Lage, innerhalb der Nanostruktur der Legierung tief zu blicken, um seine Zusammensetzung zu verstehen, die besser ist, um auf seinen Qualitäten zu verbessern.
Bei 45% ist das Gewicht des kohlenstoffarmen Stahls, Titan leicht aber nicht besonders stark, es sei denn, dass es mit anderen Metallen legiert wird. Vor fünfzig Jahren, versuchten Hütteningenieure, es mit Eisen, zusammen mit Vanadium und Aluminium zu mischen. Die resultierende Legierung, Ti185, war stark-aber nur in den Plätzen. Die Mischung neigte aufzuhäufen: Eisen gruppiert in bestimmten Bereichen, die Defekte schaffend bekannt als Betaflecke, die es schwierig, die Legierung Handels- zuverlässig zu produzieren machten.
Vor sechs Jahren, fanden PNNL und Mitarbeiter eine Weise um dieses Problem und entwickelten auch einen preiswerten Prozess, um das Material an einer industriellen Ebene zu produzieren. Anstatt, mit flüssigem Titan zu beginnen, ersetzte das Team Titanhydridpulver, das die Bearbeitungszeit um eine Hälfte verringerte und drastisch den Energiebedarf verringerte.
„Wir [auch] fanden dass, wenn Sie, Wärmebehandlung es zuerst mit einer höheren Temperatur vor einem niedrigtemperaturwärmebehandlungsschritt, Sie könnten eine Titanlegierung 10-15% z.Z. herstellen stärker als jede Handelstitanlegierung auf dem Markt und dass er ungefähr, hat die Stärke des Stahls zu verdoppeln,“ sagt Arun Devaraj, einen materiellen Wissenschaftler an PNNL.
Unter Verwendung eines Atomsonden-Tomographiesystems überprüften Devaraj und das Team die Legierung, um zu sehen, wie die einzelnen Atome in 3D vereinbart werden. Die Atomsonde verdrängt ein Atom auf einmal und schickt es zu einem Detektor. Feuerzeugatome „Fliege“ zum Detektor schneller, während schwerere Einzelteile später ankommen, jede Atomart identifiziert abhängig von der Zeit, die sie nimmt, um den Detektor und seine Position zu erreichen, die durch den Detektor identifiziert werden.
Die Forscher entdeckten, dass, über den optimierten Hitze-Behandlungsprozeß, sie den Mikrometer-groß und nanosized Niederschlag hergestellt hatten, der mit hohen Konzentrationen von bestimmten Elementen Region-jeden ist. Die Behandlung der Regionen bei einer höheren Temperatur von 1.450 Graden Fahrenheit erzielte eine einzigartige hierarchische Nanostruktur.
Als die Stärke gemessen wurde, indem man sie zog oder anwendete Spannung und ausdehnte, bis sie ausfiel, erzielte das behandelte Material eine Zunahme 10-15% der Stärke, die bedeutend ist, die niedrigen Kosten des Produktionsverfahrens gegeben. Stahl verwendete, um Fahrzeuge zu produzieren hat eine Dehnfestigkeit von 800-900 megapascals, während die Zunahme 10-15%, die an PNNL erzielt wird, Ti185 an fast 1.700 megapascals setzt, oder die ungefähr doppelte Stärke des Automobilstahls an der Hälfte Gewicht.
Das Team arbeitete mit Ankit Srivastava, ein Assistenzprofessor in Materialkunden Texas A&MS und in technischer Abteilung zusammen, um zu entwickeln ein einfaches mathematisches Modell für das Erklären, wie die hierarchische Nanostruktur das außergewöhnlich hochfeste ergeben kann. Das Modell, im Vergleich zu den Mikroskopieergebnissen und der Verarbeitung, führte zu die Entdeckung dieser stärksten Titanlegierung machte überhaupt.
„Dieses drückt die Grenze von, was wir mit Titanlegierungen tun können,“ sagt Devaraj. „Nun da wir verstehen, was geschieht und warum diese Legierung solches hochfeste hat, glauben Forscher, dass sie möglicherweise sind, andere Legierungen zu ändern, indem sie absichtlich Mikrostrukturen schaffen, die aussehen wie die in Ti185.“
Zum Beispiel wenn die Nanostrukturen von Legierungen des weniger-teuren Metalls des Aluminiums-ein als in ähnlicher Weise gesehen werden und hierarchisch vereinbart werden Titan-kann, könnte es dem Autoindustriegestaltfeuerzeug, kraftstoffsparenderen Fahrzeugen helfen, die weniger Kohlendioxyd ausstrahlen.