Nedavno je Državni ključni laboratorij za mehaničko ponašanje materijala na Sveučilištu Xi'an Jiaotong razvio novu leguru tantala koja može izdržati strukturna opterećenja i zadržati povoljnu vlačnu plastičnost pod ultra-visokim temperaturama u rasponu od 2000 stupnjeva do 2400 stupnjeva. Ovo istraživanje pruža revolucionarnu strategiju za razvoj sljedeće-generacije legura za ultra-visoke-temperature, a relevantni nalazi objavljeni su u vrhunskom međunarodnom časopisu Nature.
1. Usko grlo u industriji: Ograničenja materijala za komponente ultra-visokih-temperatura u zrakoplovstvu
Napredak zrakoplovne opreme nameće stroge zahtjeve za nosivost-opterećenja metalnih konstrukcijskih materijala pod ekstremnom toplinom. Radna temperatura određenih kritičnih komponenti -otpornih na toplinu prelazi 2000 stupnjeva, daleko iznad tališta većine konvencionalnih metala-otpornih na toplinu, uključujući superlegure-na bazi nikla.
Trenutno su samo vatrostalni metali kvalificirani za radna okruženja s ultra-visokom-temperaturom. Tantal se ističe kao jedan od rijetkih održivih kandidata zahvaljujući svojoj visokoj točki taljenja (~3000 stupnjeva) i uravnoteženim sveobuhvatnim svojstvima. Usprkos tome, konvencionalne legure tantala pate od nedovoljne čvrstoće-na visokim temperaturama, ne ispunjavaju-zahtjeve nosivosti u ekstremnim uvjetima.
Glavni uzrok leži u univerzalnom ponašanju metala pri omekšavanju na visokim-temperaturama: kada radna temperatura dosegne 0,5~0,6 puta apsolutnu temperaturu taljenja (Tm), ubrzana atomska difuzija pokreće drastičnu evoluciju mikrostrukture, čineći mehanizme jačanja na sobnoj-temperaturi gotovo neučinkovitima.
Nadalje, konstrukcijske legure na ultra-visokoj-temperaturi moraju imati pristojnu plastičnost na temperaturi blizu-sobne kako bi se olakšalo oblikovanje komponenti-kompleksnog oblika. Postizanje izvanredne ultra-visoke-temperaturne čvrstoće i povoljne sobne-temperaturne duktilnosti dugo je bio veliki izazov koji je ograničavao razvoj visoko-temperaturnih legura diljem svijeta.
2. Razvoj nove B-ODS legure tantala
Kako bi riješio ovu tehničku prepreku, istraživački tim usvojio je jedinstvenu reakciju oksidacije in-posredovanu borom-in-za preciznu kontrolu veličine i distribucije sekundarnih faza. Dizajnirana je i proizvedena nova legura tantala-modificirana disperzijom-borom oksida (B-ODS legura tantala) koja integrira izvrsnu vlačnu rastezljivost na sobnoj-temperaturi, vlačnu čvrstoću na ultra-visokoj-temperaturi i izvanrednu toplinsku stabilnost.
3. Osnovni pokazatelji mehaničkih svojstava
Čvrstoća i rastegljivost na sobnoj-temperaturi
Legura pruža vrhunsku mehaničku izvedbu na sobnoj temperaturi, s vlačnom čvrstoćom većom od 800 MPa i stopom istezanja od 35%, što omogućuje izvrsnu sposobnost oblikovanja za složene strukturne dijelove.
Vlačna izvedba na 2000 stupnjeva i 2400 stupnjeva
Napon razvlačenja doseže 200 MPa na 2000 stupnjeva;
Granica razvlačenja doseže 100 MPa na 2400 stupnjeva.
Njegova izvedba značajno nadmašuje sve prijavljene tradicionalne vatrostalne legure i nove vatrostalne legure s više-glavnih elemenata. U usporedbi s konvencionalnim legurama tantala, njegova granica razvlačenja na 2000 stupnjeva je udvostručena. Pri podnošenju istog opterećenja od 100 MPa, maksimalna radna temperatura nove legure raste za približno 500 stupnjeva.
Dugotrajna-trajnost usluge
Rezultati ispitivanja puzanja potvrđuju da nova legura pokazuje daleko bolju dugotrajnu-radnu izvedbu od tradicionalnih vatrostalnih legura.
4. Vrijednost industrijske primjene
Nova B-ODS legura tantala rješava dugo-razmjenu-između čvrstoće na visokim-temperaturama i plastičnosti na sobnoj-temperaturi. Uvelike proširuje opseg primjene legura-na bazi tantala u zrakoplovstvu, hipersoničnim vozilima, zrakoplovnim-motorima, visoko-temperaturnoj opremi toplinskog polja i drugim-skupljim sektorima, ubrzavajući industrijalizaciju vatrostalnih metala-na bazi tantala za ultra-visoke-temperature nosive-konstrukcijske komponente.
Vanjska trgovina Ključne riječi
Legura tantala otporna na visoke-temperature, legura tantala B-ODS, legura ojačana disperzijom oksida, vatrostalni metal, konstrukcijski materijal za zrakoplovstvo, legura ultra-visokih temperatura, materijal od tantala visoke vlačne čvrstoće
