Mewn{0}}meysydd pen uchel megis awyrofod ac archwilio'r gofod, mae angen i ddeunyddiau sicrhau cydbwysedd manwl gywir rhwng dyluniad ysgafn, cyflawnder swyddogaethol, a goddefgarwch i amrywiadau thermol eithafol. Mae aloion cof siâp wedi cael eu hystyried ers amser maith fel systemau deunydd addawol iawn oherwydd eu cryfder rhagorol, eu caledwch, a'u potensial i adennill straen. Ym mis Chwefror 2025, llwyddodd y tîm ymchwil dan arweiniad Ryosuke Kainuma ym Mhrifysgol Tohoku yn Japan, mewn cydweithrediad ag ysgolheigion rhyngwladol, i ddatblygu aloi wedi'i seilio ar ditaniwm yn llwyddiannus. Mae'r deunydd hwn yn cyfuno cryfder uchel iawn, caledwch rhagorol, a'r gallu i addasu ar draws ystod tymheredd eang, ac fe'i hystyrir yn eang yn y diwydiant fel meincnod technolegol ar gyfer y genhedlaeth nesaf o aloion titaniwm. Dangosir cymariaethau o ystodau tymheredd uwchelastig a phriodweddau ysgafn yn Ffigur 1.
1. Dyluniad Cyfansoddiad Aloi Cryfder Ysgafn Newydd Newydd
Trwy gyflwyno elfennau ysgafn alwminiwm (Al) a chromiwm (Cr) i fatrics titaniwm (Ti), datblygwyd aloi gyda chyfansoddiad o Ti-20Al-4.75Cr (y cant atomig). Mae gan yr aloi hwn ddwysedd isel (4.36 × 10³ kg/m³) a chryfder penodol uchel o hyd at 185 × 10³ Pa·m³/kg, sy'n perfformio'n sylweddol well na'r aloion confensiynol Ti-Nb ac aloion Ni{-Ti masnachol, tra'n cynnal nodweddion ysgafn aloion titaniwm. Mae priodweddau superelastig o agos<110>dangosir aloion crisial sengl Ti-Al-yn Ffigur 2.
2. Perfformiad uwchelastig ystod tymheredd ultra-
Mae aloion cof siâp sy'n seiliedig ar siâp titaniwm yn arddangos uwchelastigedd y gellir ei adennill yn llwyr ar draws ystod tymheredd eithafol o 4.2 K (ger sero absoliwt) i 400 K (tua 127 gradd ), gan gwmpasu rhychwant tymheredd gweithredol o 396 K, sydd fwy na phum gwaith yn fwy na aloion masnachol Ni{73p}Ti K2. Mae'r nodwedd hon yn mynd i'r afael â methiant superelastig mewn aloion cof siâp confensiynol ar dymheredd isel neu uchel.
3. Tymheredd Annormal-Mecanwaith Straen Trawsnewid Cam Dibynnol
Darganfuwyd dibyniaeth tymheredd annormal y straen critigol ar gyfer trawsnewid cam yn gyntaf mewn aloion Ti nad ydynt yn fagnetig: ar dymheredd isel (<200 K), the critical stress increases as the temperature decreases. This phenomenon is revealed through lattice dynamics analysis and is attributed to the significant increase in the shear modulus (C') of the parent phase (B2 structure) at low temperatures, which enhances the lattice's resistance to shear deformation, thereby broadening the temperature range for superelasticity.
4. Straen adenilladwy uchel a gwrthsefyll blinder
Mae'r aloi yn arddangos straen y gellir ei adennill o 7.3% ar dymheredd ystafell, yn agos at yr aloion Ni-Ti masnachol (~8%), sydd fwy na dwywaith yn fwy na'r aloion confensiynol sy'n seiliedig ar Ti-Nb-(<3%). Moreover, it maintains stable superelasticity even after 200 loading-unloading cycles, demonstrating excellent functional fatigue resistance.
5. Gorchymyn strwythur B2 a chryfhau nanomain
Trwy ddiffodd cyflym a seiclo thermol, mae cyfnod rhiant yr aloi yn ffurfio nanodomanau gyda strwythur B2 wedi'i drefnu (maint cyfartalog 15 nm), wedi'i wahanu gan ffiniau gwrth-cyfnod (APB). Mae'r nanostrwythur gorchymyn hwn yn atal llithriad dadleoli yn effeithiol, yn gwella ymwrthedd i ddadffurfiad plastig, tra'n cynnal straen elastig uchel.
