فوق سماء الفضاء الجوي، وتحت أمواج الاستكشاف-في أعماق البحار، وفي المواقع الأساسية لبناء الدفاع الوطني، تحمل سبائك التيتانيوم دائمًا، باعتبارها "نجمة المواد المتقدمة خفيفة الوزن"، توقعات الأداء في المجالات الحيوية. ومع ذلك، لفترة طويلة، كان "المثلث المستحيل" بين قوة الخضوع العالية، والاستطالة المنتظمة العالية، وصلابة الكسر العالية، بالإضافة إلى مشكلة التقصف الناجم عن ارتفاع محتوى الأكسجين، نقطتي ألم رئيسيتين في الصناعة تقيد موثوقية خدمة سبائك التيتانيوم. الوضع الحالي، حيث الاستطالة المنتظمة لسبائك التيتانيوم-عالية القوة لا تتجاوز نسبة قليلة، مما يجعل من الصعب إطلاق العنان لإمكانات تطبيقها بشكل كامل.
مؤخرًا، قدم فريق بحث صيني أخبارًا رائدة-تتناول اختناقات أداء - سبائك التيتانيوم (المواد الرئيسية المستخدمة في صناعة التيتانيوم)، واقترح الفريق بشكل مبتكر استراتيجية تصميم مزدوجة تتمثل في "التحكم في البنية الدقيقة والمطابقة الدقيقة للعمليات". نجحت هذه الإستراتيجية في التغلب على-المفاضلة الطويلة الأمد-بين قوة الخضوع والاستطالة المنتظمة، وحلت بشكل غير متوقع مشكلة التقصف المستمرة الناتجة عن ارتفاع محتوى الأكسجين الذي ابتليت به الصناعة لسنوات!
يأتي الإنجاز الأساسي للفريق من التحكم الدقيق في البنية المجهرية: التركيز على سمتين رئيسيتين-، شكل وحجم الحبوب الأصلية والبنية الصفائحية -. من خلال التحكم في تكوين الحبوب الدقيقة متساوية المحاور، تمكن الفريق بشكل فعال من تحسين التجانس الهيكلي وتقليل تباين الخواص، في حين عززت نسبة معقولة من الأكسجين والحديد التحول من الحبوب العمودية إلى الحبوب متساوية المحاور. من ناحية المعالجة، ومن خلال مقارنة تقنيات التصنيع المختلفة من حيث معدلات التبريد ومرونة التصميم، اختار الفريق في النهاية عملية دمج مسحوق الليزر (PBF-LB)-التي تتميز بمعدل تبريد فائق- يبلغ 10⁵–10⁷ درجة / ثانية مما يمكنه تنقية الحبوب بشكل كبير. حققت معالجات التلدين اللاحقة أيضًا أهدافًا متعددة، بما في ذلك تخفيف الضغط المتبقي، والقضاء على المراحل شبه المستقرة، وتحسين البنية الصفائحية -، مما يمهد الطريق لنقل الانزلاق السلس على طول مستويات المنشور.
لم يحقق هذا الإطار المتكامل لـ "تصميم البنية الدقيقة وتحسين العمليات" قفزة في أداء سبائك التيتانيوم فحسب، بل يحمل أيضًا قيمًا صناعية متعددة: حل مشكلة تقصف الأكسجين العالي-يخفف متطلبات محتوى الأكسجين في المواد الخام، ويحسن استخدام المواد بشكل كبير؛ سيؤدي تطبيق عملية PBF-LB جنبًا إلى جنب مع المحاكاة الذكية والتقنيات التجريبية عالية الإنتاجية- إلى تقليل تكاليف البحث والتطوير وتسريع تكرار التكنولوجيا، مما يمهد الطريق -إنتاج واسع النطاق لسبائك التيتانيوم-عالية الأداء.
بدءًا من التحكم المجهري في المختبر وحتى تمكين التطبيقات في المجالات الرئيسية، فإن نتائج أبحاث الفريق لا توضح فقط -القدرات الابتكارية من الدرجة الأولى لفرق البحث الصينية في تطوير سبائك التيتانيوم ولكنها توفر أيضًا دعمًا أساسيًا لترقية المواد في الصناعات الحيوية مثل قطاعات الطيران والدفاع والبحرية والطبية. في المستقبل، ومع التكرار التكنولوجي المستمر والتحول الصناعي، سيستمر هذا الاختراق في ضخ زخم قوي في تطوير الصناعة التحويلية المتطورة- في الصين، مما يعزز ثقة واستقرار عبارة "صنع في الصين" في مجال المواد.
