Mòn trượt là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ của các chi tiết kim loại. Do đó, việc thiết kế và phát triển các vật liệu hợp kim mới có độ bền cao, siêu chịu mài mòn là điều cần thiết để đảm bảo độ tin cậy, độ bền và hiệu quả của các bộ phận kỹ thuật được sử dụng trong các điều kiện vận hành khắc nghiệt. 

Mới đây, nhóm nghiên cứu của Trợ lý Giáo sư Ren Fuzeng thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu của Đại học Khoa học và Công nghệ Miền Nam đã đề xuất một chiến lược mới để đạt được khả năng chống mài mòn siêu cao bằng cách điều chỉnh cấu trúc bề mặt hợp kim và thành phần hóa học.

SUSTech phá vỡ "bảng ngắn" của hợp kim titan không chịu mài mòn

Mòn trượt là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ của các chi tiết kim loại. Ở nhiệt độ làm việc thấp hơn, khả năng chống mài mòn của các thành phần kim loại chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu và sự phát triển của cấu trúc vi mô của bề mặt vật liệu trong quá trình ma sát; trong khi trong môi trường làm việc ở nhiệt độ cao, bề mặt của vật liệu không chỉ bị cắt do tiếp xúc ma sát Ứng suất và ứng suất nén, mà còn dễ bị mềm hóa nhiệt và oxy hóa ở nhiệt độ cao, ảnh hưởng lớn đến tính năng mài mòn của vật liệu. Hiệu ứng lực-nhiệt phức tạp trong môi trường ma sát nhiệt độ cao đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với thiết kế ổn định nhiệt độ cao của cấu trúc hạt kim loại.

Việc sử dụng hợp kim titan đã có lịch sử vài thập kỷ kể từ khi được sản xuất công nghiệp vào cuối những năm 1950. Nó đã thu được một loạt các đặc tính tuyệt vời như mật độ thấp, cường độ riêng cao, chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học tốt. Phát triển nhanh chóng. Nó đã thể hiện sức sống mạnh mẽ trong một thời gian ngắn và trở thành vật liệu không thể thiếu trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, tàu thủy, thiết bị y tế, hóa dầu và năng lượng quân sự.

Tuy nhiên, một vấn đề không thể tránh khỏi mà các sản phẩm hợp kim titan phải đối mặt là tính ma sát và mài mòn kém. Khi nó được cọ xát với alumin, tỷ lệ mài mòn của nó là 10-2-10-3 mm3 / N · m, điều này rất hạn chế. Nó được sử dụng rộng rãi trong các môi trường khắc nghiệt. Ví dụ, trong lĩnh vực y sinh, khả năng chống mài mòn thấp có thể khiến mô cấy hợp kim titan lỏng lẻo, và các hạt mài mòn xung quanh chân giả có thể gây viêm, đây là một trong những lý do chính dẫn đến sự thất bại của phẫu thuật thay thế chân giả và phẫu thuật lại.

Với sự mở rộng liên tục của các ứng dụng hợp kim titan, ngày càng có nhiều vấn đề liên quan đến tính chất ma sát và mài mòn của hợp kim titan. Do đó, việc cải thiện khả năng chống mài mòn của hợp kim titan là đặc biệt quan trọng đối với độ bền sử dụng của hợp kim titan.

Cải tiến: Cải thiện khả năng chống mài mòn của hợp kim bằng cách điều chỉnh cấu trúc giao diện và tính chất hóa học

Nhóm nghiên cứu của Ren Fuzeng đã đề xuất chiến lược cấu trúc hạt tinh thể nano, phân tách nguyên tử ranh giới hạt và đưa vào các pha kết tủa nano kết dính mật độ cao để đạt được khả năng chống mài mòn cực cao của hợp kim ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao.

Dựa trên một số lượng lớn giản đồ pha hợp kim và tính toán nhiệt động, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn hợp kim TiMoNb có tỷ lệ nguyên tử bằng nhau làm hệ thống mô hình, đồng thời thiết kế thành phần và quy trình điều chế từ cơ chế cường hóa cổ điển. Các ý tưởng củng cố chính bao gồm các khía cạnh sau: 1. Đó là tăng cường dung dịch rắn: ba nguyên tố Ti, Mo và Nb có độ hòa tan rắn rất lớn giữa nhau. Trong số đó, Mo-Nb là dung dịch rắn hoàn toàn và không có hợp chất liên kim nào được tạo thành giữa ba nguyên tố, đảm bảo độ bền của dung dịch rắn Thứ hai là giao diện mạch lạc: ba nguyên tố có bán kính nguyên tử rất gần nhau (rTi = 1.46Å, rMo = 1.36 Å, rNb = 1.43Å) và đều có cấu trúc lập phương tâm diện (bcc), giúp gắn kết Sự hình thành giao diện; thứ ba là tăng cường kết tủa: giản đồ pha nhị phân của Ti-Mo và Ti-Nb cho thấy một lượng nhỏ Ti sẽ được kết tủa từ ma trận bcc ở khoảng 850 ° C, mang lại khả năng tăng cường kết tủa; thứ tư là Tăng cường hạt mịn: Thông qua hợp kim cơ học và nung kết nhanh plasma tia lửa điện (SPS), dự kiến ​​sẽ chuẩn bị ma trận tinh thể / tinh thể nano siêu mịn, và cuối cùng thu được hiệu quả tăng cường hạt mịn; Thứ năm, ba nguyên tố hợp kim Ti, Mo và Nb thường gặp trong Hệ hợp kim nhiệt độ cao truyền thống là điều kiện tiên quyết để hợp kim được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao. Nhóm nghiên cứu đã điều chế thành công hợp kim TiMoNb số lượng lớn với mật độ lớn hơn 99% và độ cứng lên đến 650 HV bằng cách tối ưu hóa quy trình phay bi và SPS năng lượng cao.

Phân tích cấu trúc vi mô cho thấy hợp kim bao gồm hai pha, bao gồm pha nền B1 với kích thước hạt trung bình (d) là 188 nm và pha kết tủa B2 giàu Ti phân tán (d = 79 nm; 7%), B1 và Hai giai đoạn của B2 là giao diện mạch lạc. Với sự hỗ trợ của công nghệ đầu dò nguyên tử ba chiều (3D APT), các nguyên tử Ti được tìm thấy phân tách ở giao diện B1 / B2 với độ dày khoảng 3nm, điều này cho thấy đầy đủ rằng cơ chế tăng cường được thiết kế ở đầu thí nghiệm đã được phản ánh trong hợp kim. Sử dụng bi nhôm làm cặp ma sát (độ cứng-1500 HV), kết quả thử nghiệm độ bền mài mòn của hợp kim TiMoNb cho thấy ở nhiệt độ phòng, tốc độ mài mòn của hợp kim TiMoNb và alumin theo cùng thứ tự độ lớn, (10-4 (mm3 / N · m); Ở 600 ℃, tỷ lệ mài mòn của hợp kim TiMoNb thấp tới 3.15 × 10-6mm3 / N · m, điều này cho thấy hợp kim có khả năng chống mài mòn siêu cao và vượt qua khả năng chống mài mòn của titan truyền thống Dựa trên đặc điểm và phân tích chuyên sâu về thành phần và cấu trúc của bề mặt sẹo mòn và bề mặt dưới, nhóm nghiên cứu đã tiết lộ thêm về nguồn gốc của vết nứt mỏi và làm rõ cơ chế mài mòn của nó trong môi trường nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao.

Ren Fuzeng giới thiệu rằng kết quả nghiên cứu cung cấp những ý tưởng mới cho việc thiết kế các hợp kim mới chịu mài mòn có độ bền cao được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt và sẽ giúp phát triển ứng dụng của các hợp kim đa nguyên tố trong lĩnh vực chống mài mòn. , Các hợp kim bền nhiệt, chịu mài mòn có một ý nghĩa nhất định và khám phá các hướng nghiên cứu tiềm năng để mở rộng ứng dụng của kỹ thuật pha giao diện trong lĩnh vực hợp kim entropy cao đa nguyên tố chính. Hợp kim TiMoNb được phát triển trong nghiên cứu này có thể được sử dụng trong các vật liệu chịu mài mòn ở nhiệt độ cao và độ bền cao, khả năng tương thích sinh học tốt và chống ăn mòn khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nha khoa, chỉnh hình và các vật liệu cấy ghép y tế khác. .

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Dự án Bố cục Kỷ luật Nghiên cứu Cơ bản Thâm Quyến, Nhóm Sáng tạo và Doanh nhân Quảng Đông và các dự án khác, cũng như sự hỗ trợ kỹ thuật của nền tảng hình ảnh (Trung tâm Pimi) của Trung tâm Phân tích và Thử nghiệm của Đại học Khoa học và Công nghệ Miền Nam.

Liên kết đến bài viết này : SUSTech phá vỡ “bảng ngắn” của hợp kim titan không chịu mài mòn

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com


SUSTech phá vỡ "bảng ngắn" của hợp kim titan không chịu mài mònPTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Dịch vụ. Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100.
Xưởng gia công chuyên gia công các dịch vụ phục vụ ngành xây dựng và giao thông vận tải. Khả năng bao gồm cắt plasma và oxy-nhiên liệu, Gia công phù hợp, MIG và Đồ gá hàn phay chính xác Cnc nhôm tùy chỉnh, cuộn, lắp ráp, Máy cnc inox gia công tiện thân cây, cắt, và Dịch vụ gia công CNC Thụy Sĩ. Vật liệu được xử lý bao gồm carbon và Bộ phận tấm che gia công bằng thép không gỉ thụ động.
Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi ( [email protected] ).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *