Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Studie onthult het vervormingsmechanisme bij lage temperatuur van puur titanium

Ti en zijn legeringen vervormen via verschillende mechanismen, waaronder dislocatieslips, waarbij metaalkorrels over elkaar glijden, en 'deformation twinning', waarbij de korrels symmetrisch rond een gemeenschappelijke korrelgrens zijn gerangschikt. Een korrel, namelijk een goed gedefinieerd gebied binnen een kristallijn materiaal, bestaat uit atomen die op een specifieke, consistente manier zijn gerangschikt. Het optreden van vervormingstweelingen in Ti-legeringen hangt af van de initiële textuur, reksnelheid, vervormingstemperatuur en korrelgrootte.

Studies hebben aangetoond dat twinning de mechanische eigenschappen van materialen kan verbeteren. Bovendien is aangetoond dat cryogene vervorming van commercieel zuiver Ti (CP-Ti) vervormingstweeling veroorzaakt, waardoor de sterkte en ductiliteit ervan aanzienlijk worden vergroot. De exacte effecten van verschillende vervormingsmechanismen en korrelgroottes op de sterkte van CP-Ti bij cryogene temperaturen zijn echter nog niet volledig begrepen.

Om deze kloof te dichten heeft een team van onderzoekers uit China, onder leiding van assistent-professor Cai Chen en dr. Ji-zi Liu van de Nanjing University of Science and Technology, de mechanische eigenschappen en het twinning-gedrag van CP-Ti bij kamertemperatuur en vloeibare stikstof onderzocht. temperatuur (LNT).

"Het bestuderen van het vervormingsgedrag van CP-Ti en zijn legeringen bij cryogene temperaturen kan helpen bij de ontwikkeling van nieuwe gecontroleerde processen om hun sterkte en ductiliteit te verbeteren", legt Dr. Chen uit. Hun artikel werd gepubliceerd in het tijdschrift Transactions of Nonferrous Metals Society of China .

Met behulp van geavanceerde technieken zoals scanning-elektron-terugverstrooiingsdiffractie en transmissie-elektronenmicroscopie bestudeerden de onderzoekers veranderingen in de microstructuur en dislocaties van de CP-Ti-monsters onder uniaxiale belasting bij beide temperaturen. Ze onderzochten het gedrag van plasticverharding, door twinning geïnduceerde korrelfragmentatie, textuurtransformatie en plasticiteit van de monsters.

Uit hun experimenten bleek dat de herkristalliseerde monsters die bij LNT waren vervormd een veel betere combinatie van sterkte en ductiliteit vertoonden dan die welke bij kamertemperatuur waren vervormd. Bovendien vertoonde het monster met de kleinste korrelgrootte bij beide temperaturen de hoogste vloeigrens.

Dislocatieslip werd geïdentificeerd als het belangrijkste vervormingsmechanisme bij kamertemperatuur, terwijl vervormingskoppeling dominant werd bij LNT. Deze overgang van vervormingsmechanismen kwam naar voren als de belangrijkste factor die bijdroeg aan de uitstekende mechanische eigenschappen die bij LNT werden waargenomen. Bovendien stelde het team ook een gewijzigde Hall-Petch-relatie voor die rekening houdt met cryogene temperaturen om het versterkingsmechanisme te verklaren.

Dr. Liu zegt:"De resultaten van het onderzoek bieden belangrijke inzichten in de vervormingsprocessen van hexagonale metalen bij cryogene temperaturen. Dit kan leiden tot verbeterde processen voor de controle en het ontwerp van de metalen die bestand zijn tegen extreme omstandigheden."

Over het geheel genomen verbetert deze studie ons begrip van de microstructuur en vervormingsmechanismen van metalen zoals Ti en maakt het de weg vrij voor de ontwikkeling van sterkere en meer ductiele metalen.

Meer informatie: Cai Chen et al, Effect van korrelgrootte en temperatuur op het vervormingsmechanisme van commercieel zuiver titanium, Transactions of Nonferrous Metals Society of China (2023). DOI:10.1016/S1003-6326(23)66337-X

Aangeboden door Cactus Communications




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Verschil tussen plantaardige en dierlijke celdeling
  2. Microbieel ecosysteem bij Laguna La Brava kan nieuwe micro-organismen bevatten
  3. Meer dan de helft van de katten op de boerderij stierf na het drinken van melk van koeien die besmet waren met de vogelgriep
  4. Hoe wolvenpersoonlijkheden wetlands kunnen veranderen
  5. Noorse vrouwen brengen zeewier naar culinaire hoogten in Europa
  6. Microbioomtransplantaties bieden ziekteresistentie in ernstig bedreigde Hawaiiaanse plant
  7. Kan Nieuw-Zeeland de nationale beschermingsinspanningen ter bestrijding van plaagzoogdieren coördineren?
  8. Welke Organelle vormt de basis voor Cilia en Flagella?
  9. Gemengde bodembedekkers leggen koolstof vast in de bodem en kunnen de klimaatverandering helpen verminderen

Wetenschap