Nylig har State Key Laboratory for Mechanical Behaviour of Materials ved Xi'an Jiaotong University utviklet en ny tantallegering som kan tåle strukturelle belastninger og beholde gunstig strekkplastisitet under ultra-høye temperaturer fra 2000 grader til 2400 grader. Denne forskningen gir en banebrytende strategi for utvikling av neste-generasjons ultra-høye-temperaturlegeringer, og relevante funn er publisert i det beste internasjonale tidsskriftet Nature.
1. Bransjeflaskehals: Materialbegrensninger for Aerospace Ultra-Høy-Temperature Components
Utviklingen av romfartsutstyr stiller strenge krav til -lastbæreevnen til metalliske konstruksjonsmaterialer under ekstrem varme. Driftstemperaturen til visse kritiske varme-komponenter overstiger 2000 grader, langt over smeltepunktene til de fleste konvensjonelle varme-bestandige metaller, inkludert nikkel-baserte superlegeringer.
Foreløpig er det bare ildfaste metaller som er kvalifisert for slike servicemiljøer med ultra-høy-temperatur. Tantal skiller seg ut som en av få levedyktige kandidater takket være dets høye smeltepunkt (~3000 grader) og balanserte omfattende egenskaper. Ikke desto mindre lider konvensjonelle tantallegeringer av utilstrekkelig høy-temperaturstyrke, og klarer ikke å møte kravene til -belastning under ekstreme forhold.
Grunnårsaken ligger i universell høy-temperaturmykningsadferd for metaller: når brukstemperaturen når 0,5~0,6 ganger den absolutte smeltetemperaturen (Tm), utløser akselerert atomdiffusjon drastisk mikrostrukturevolusjon, noe som gjør romtemperatur-forsterkende mekanismer nesten ineffektive.
Videre må strukturelle legeringer med ultra-høy-temperatur ha anstendig plastisitet ved nesten -romtemperatur for å gjøre det lettere å danne komplekse-formede komponenter. Å oppnå både enestående ultra-høy-temperaturstyrke og gunstig rom-temperaturduktilitet har lenge vært en stor utfordring som begrenser utviklingen av høy-temperaturlegeringer over hele verden.
2. Utvikling av ny B-ODS tantallegering
For å løse denne tekniske barrieren, tok forskerteamet i bruk en unik bor-mediert in-situ-oksidasjonsreaksjon for å nøyaktig kontrollere størrelsen og fordelingen av sekundære faser. En ny bor-modifisert oksiddispersjon-forsterket tantallegering (B-ODS tantallegering) ble designet og produsert, og integrerte utmerket rom-strekkfasthet, ultra-høy-temperaturstrekkstyrke og enestående strekkstabilitet.
3. Kjernemekaniske egenskapsindikatorer
Rom-temperaturstyrke og duktilitet
Legeringen gir overlegen mekanisk ytelse ved romtemperatur, med strekkstyrke som overstiger 800 MPa og en forlengelseshastighet på 35 %, noe som muliggjør utmerket formbarhet for komplekse strukturelle deler.
Strekkytelse ved 2000 grader og 2400 grader
Flytestyrken når 200 MPa ved 2000 grader;
Flytestyrken når 100 MPa ved 2400 grader.
Ytelsen overgår betydelig alle rapporterte tradisjonelle ildfaste legeringer og nye ildfaste fler-hovedelementlegeringer. Sammenlignet med konvensjonelle tantallegeringer er dens flytegrense ved 2000 grader doblet. Når den bærer samme belastning på 100 MPa, stiger den maksimale driftstemperaturen til den nye legeringen med ca. 500 grader.
Langsiktig-tjenesteholdbarhet
Kryptestresultater bekrefter at den nye legeringen har langt overlegen-serviceytelse enn tradisjonelle ildfaste legeringer.
4. Industriell bruksverdi
Den nye B-ODS-tantallegeringen løser den langvarige-balansen-mellom høy-temperaturstyrke og romtemperatur-plastisitet. Den utvider bruksomfanget av tantal-baserte legeringer i romfart, hypersoniske kjøretøyer, fly-motorer, høy-termisk feltutstyr med høy-temperatur og andre høye-sektorer, og akselererer industrialiseringen av tantal-baserte ildfaste{112}ultra{112}{112}metaller lastbærende{13} konstruksjonskomponenter.
Nøkkelord for utenrikshandel
Høy-temperaturbestandig tantallegering, B-ODS tantallegering, oksiddispersjonsforsterket legering, ildfast metall, romfartskonstruksjonsmateriale, ultra-høytemperaturlegering, tantalmateriale med høy strekkstyrke
