Aukštos kokybės{0}} srityse, tokiose kaip aviacija ir kosmoso tyrinėjimai, medžiagos turi pasiekti tikslią pusiausvyrą tarp lengvo dizaino, funkcinio išbaigtumo ir atsparumo dideliems šiluminiams svyravimams. Formos atminties lydiniai jau seniai buvo laikomi labai perspektyviomis medžiagų sistemomis dėl savo puikaus stiprumo, tvirtumo ir įtempimo atkūrimo potencialo. 2025 m. vasario mėn. Ryosuke Kainuma vadovaujama tyrimų grupė Tohoku universitete Japonijoje, bendradarbiaudama su tarptautiniais mokslininkais, sėkmingai sukūrė titano -aliuminio-chromo- lydinį. Šioje medžiagoje dera itin-didelis stiprumas, puikus kietumas ir pritaikomumas plačiame temperatūrų diapazone, todėl pramonėje ji plačiai laikoma naujos kartos titano lydinių technologiniu etalonu. Superelastinių temperatūrų diapazonų ir lengvųjų savybių palyginimas parodytas 1 paveiksle.
1. Naujos lengvos, didelio{1}}stiprumo lydinio kompozicijos dizainas
Į titano (Ti) matricą įvedus lengvus elementus aliuminį (Al) ir chromą (Cr), buvo sukurtas lydinys, kurio sudėtis yra Ti–20Al–4,75Cr (atominis procentas). Šio lydinio tankis yra mažas (4,36 × 10³ kg/m³) ir didelis savitasis stiprumas – iki 185 × 10³ Pa·m³/kg, o tai žymiai pranoksta įprastus Ti-Nb lydinius ir komercinius Ni-Ti lydinius, išlaikant lengvas titano savybes. Superelastinės savybės arti<110>Vieno-kristaliniai Ti-Al-Cr lydiniai parodyti 2 paveiksle.
2. Itin platus temperatūrų diapazono superelastingas veikimas
Titano -aliuminio-chromo- pagrindo formos atminties lydiniai pasižymi visiškai atkuriamu superelastiškumu ekstremaliose temperatūrose nuo 4,2 K (beveik absoliutaus nulio) iki 400 K (apie 127 laipsnius), o eksploatacinės temperatūros intervalas yra 396 K, o tai yra daugiau nei penkis kartus daugiau nei komerciškai. 273–353 K). Ši charakteristika sprendžia superelastinio gedimo problemą įprastose formos atminties lydiniuose esant žemai arba aukštai temperatūrai.
3. Nenormali temperatūra{1}}Priklausomas fazės transformacijos streso mechanizmas
Nenormali fazės transformacijos kritinio įtempio priklausomybė nuo temperatūros pirmą kartą buvo nustatyta ne{0}}magnetiniuose Ti-pagrįstuose lydiniuose: esant žemai temperatūrai (<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. Didelis atsigaunamas įtempimas ir atsparumas nuovargiui
Lydinio atkuriamoji deformacija kambario temperatūroje yra 7,3 %, artima komercinių Ni-Ti lydinių (~8 %) deformacijai, o tai yra daugiau nei du kartus didesnė nei įprastinių Ti-Nb- lydinių (<3%). Moreover, it maintains stable superelasticity even after 200 loading-unloading cycles, demonstrating excellent functional fatigue resistance.
5. Užsakytas B2 struktūros ir nanodomeno stiprinimas
Dėl greito gesinimo ir terminio ciklo pirminė lydinio fazė sudaro nanodomenus su tvarkinga B2 struktūra (vidutinis dydis 15 nm), atskirtus anti-fazių ribomis (APB). Ši tvarkinga nanostruktūra efektyviai slopina dislokacijos slydimą, padidina atsparumą plastinėms deformacijoms, išlaikant didelę elastinę deformaciją.
