Uwchben awyrofod, o dan donnau archwilio dwfn y môr, ac o fewn safleoedd craidd adeiladu amddiffynfeydd cenedlaethol, mae aloion titaniwm, fel 'seren deunyddiau ysgafn uwch,' bob amser wedi cario disgwyliadau perfformiad meysydd critigol. Fodd bynnag, ers amser maith, mae'r 'triongl amhosib' rhwng cryfder cynnyrch uchel, ymestyniad unffurf uchel, a chaledwch torri asgwrn uchel, yn ogystal â'r broblem embrittlement a achosir gan gynnwys ocsigen uchel, wedi bod yn ddau bwynt poen mawr yn y diwydiant sy'n cyfyngu ar ddibynadwyedd gwasanaeth aloion titaniwm. Mae'r sefyllfa bresennol, lle mae'r estyniad unffurf o-gryfder uchel aloion titaniwm dim ond ychydig y cant, yn ei gwneud yn anodd i ryddhau eu potensial llawn cais.
Yn ddiweddar, cyflwynodd tîm ymchwil Tsieineaidd newyddion arloesol-yn mynd i'r afael â thagfeydd perfformiad - aloion titaniwm (y prif ddeunyddiau a ddefnyddir yn y diwydiant titaniwm), cynigiodd y tîm yn arloesol strategaeth dylunio deuol o "reoli microstrwythur a pharu prosesau manwl gywir." Llwyddodd y strategaeth hon i oresgyn y masnach hir rhwng cryfder y cnwd a'r ehangiad unffurf, a datrysodd yn annisgwyl y broblem barhaus o freuder a achosir gan gynnwys ocsigen uchel sydd wedi bod yn bla ar y diwydiant ers blynyddoedd!
Daw datblygiad craidd y tîm o reolaeth fanwl gywir ar y microstrwythur: canolbwyntio ar ddwy nodwedd allweddol- morffoleg a maint y grawn gwreiddiol a'r strwythur lamellar -. Trwy reoli'r broses o ffurfio grawn hafalaidd mân, fe wnaeth y tîm wella'r unffurfiaeth strwythurol yn effeithiol a lleihau anisotropi, tra bod cymhareb resymol o ocsigen a haearn yn hyrwyddo'r trawsnewid ymhellach o rawn colofnog i grawn hafal. Ar yr ochr brosesu, trwy gymharu gwahanol dechnegau gweithgynhyrchu o ran cyfraddau oeri a hyblygrwydd dylunio, yn y pen draw, dewisodd y tîm y broses ymasiad gwely powdr laser (PBF-LB)-ei gyfradd oeri uchel iawn o 10⁵–10⁷ gradd/s yn gallu mireinio grawn yn sylweddol. Cyflawnodd triniaethau anelio dilynol amcanion lluosog ymhellach, gan gynnwys lleddfu straen gweddilliol, dileu cyfnodau metastabl, ac optimeiddio'r strwythur lamellar -, gan glirio'r ffordd ar gyfer trosglwyddo llithriad llyfn ar hyd awyrennau prism.
Mae'r fframwaith integredig hwn o "ddylunio microstrwythur a optimeiddio prosesau" nid yn unig wedi cyflawni naid ym mherfformiad aloi titaniwm ond mae hefyd yn cario gwerthoedd diwydiannol lluosog: mae datrys y broblem embrittlement ocsigen uchel yn llacio gofynion cynnwys ocsigen deunydd crai, gan wella'r defnydd o ddeunydd yn fawr; bydd cymhwyso'r broses PBF-LB ynghyd ag efelychu deallus a thechnegau arbrofol trwybwn uchel yn lleihau costau ymchwil a datblygu ymhellach ac yn cyflymu iteriad technoleg, gan baratoi'r ffordd ar gyfer cynhyrchu aloion titaniwm perfformiad uchel ar raddfa fawr.
O reolaeth ficrosgopig yn y labordy i alluogi cymwysiadau mewn meysydd allweddol, mae canlyniadau ymchwil y tîm nid yn unig yn dangos galluoedd arloesol haen uchaf timau ymchwil Tsieineaidd mewn datblygu aloi titaniwm ond hefyd yn darparu cefnogaeth graidd ar gyfer uwchraddio deunyddiau mewn diwydiannau hanfodol megis awyrofod, amddiffyn, morol a sectorau meddygol. Yn y dyfodol, gydag iteriad technolegol parhaus a thrawsnewid diwydiannol, bydd y datblygiad arloesol hwn yn parhau i chwistrellu momentwm cryf i ddatblygiad diwydiant gweithgynhyrchu diwedd uchel Tsieina, gan gryfhau hyder a sefydlogrwydd "Made in China" ym maes deunyddiau.
