2016年4月5日
比目前市场上的任何商业钛合金更强大，改善的钛合金从创新的方式获得了它的强度，原子被安排形成一个特殊的纳米结构。研究人员来自能源太平洋西北国家实验室（PNNL）成功地观察了这种安排并操纵它以产生具有较低工艺成本的最强的钛合金。
使用原子探测层析造影，研究人员能够在该钛合金中创造各种原子排列的“原子地图”。（信用：太平洋西北国家劳动力）
研究人员在自然通信期刊报告的纸上描述了他们的工作。根据它们的说法，材料是制造较轻的车辆部件的理想选择，并通过研究人员实现的这种进步可以帮助发展其他高强度合金。
在他们早期的研究中，研究人员已经证明了低成本工艺制造的钛合金具有优越的力学性能。在这项新研究中，他们探索了如何制造更坚固的钛合金。他们能够深入了解合金的纳米结构，使用独特的原子探针成像方法和强大的电子显微镜。有了这些知识，他们研制出了有史以来最坚固的钛合金。
钛是轻量化的，重量是低碳钢的45%，而且它没有优越的强度。为了获得更强的合金，一般要与其他材料混合。欧洲杯足球竞彩50年前，冶金学家通过将钛与低成本的铁、铝和钒混合，创造了一种名为Ti185的合金。然而，这种合金仅在某些地方观察到较高的强度，而且合金有结块的趋势。铁在一些区域聚集，导致β斑点缺陷，使合金不适合可靠的商业生产。
在六年前六年前进行的早期研究中，PNNL研究人员及其合作者为合金的工业规模生产设计了低成本的过程。它们使用氢化钛粉末代替熔融钛作为起始材料，从而显着降低能量要求并将加工时间缩短一半。这导致了目前推进材料公司的低成本过程，他共同开发了PNNL Metallurgist Curt Lavender的方法。欧洲杯足球竞彩该公司销售先进的材料，如氢化钛粉等工业，包括航空航天。欧洲杯足球竞彩
更像是一个中世纪的铁匠，PNNL团队知道使用热处理过程可以产生更强大的合金。通过在各种温度下在炉中加热材料，可以在原子水平处以不同方式重新排列元件，随后将其冷却在冷水中以产生更强的材料。
铁匠现在已经从艺术形式移动到更科学的方法。尽管基本原则保持不变，但冶金师也可以根据特定应用的要求优化该性质。PNNL研究人员知道，如果可以观察合金的纳米结构，它们可以改善热处理过程，以获得定制的纳米结构并使最强的钛合金成为最强的钛合金。
我们发现，如果在低温热处理步骤之前首先将其热处理它，您可以创造比目前市场上的任何商业钛合金更强的钛合金10-15％，并且它的力量大致翻倍钢。
Arun Devaraj，材欧洲杯足球竞彩料科学家，太平洋西北国家实验室
“这种合金仍然比钢更昂贵，但凭借其强度为成本比，它变得更加实惠，对轻质汽车应用的潜力更大，”添加了vineet joshi，他是pnnl的冶金专家。
使用电子显微镜，Devaraj和合作者以数百个纳米级的分辨率观察合金的微观结构。在环境分子科学实验室（EMSL）的原子探测断层摄影系统，位于PNNL的科学用户设施的DOE办公室，用于观察3D中的单个原子的排列欧洲杯线上买球。
原子探针单独地取代原子并将它们发送到探测器。与较重原子相比，较轻原子的到达时间较低。每个原子的识别基于原子到达探测器的时间。检测器能够识别每个原子的位置，使研究人员能够产生样品的原子贴图，以观察其内部的每个单独原子的位置。
研究人员发现，他们优化的热处理过程产生了一种带有α相的合金，它由微米大小和纳米大小的沉淀区域组成，在基体中称为β相。每个地区某些元素的浓度都较高。
铝和钛原子喜欢在纳米大小的α相沉淀物内，而钒和铁优选移动到β基质相。
亚伦devaraj.材料欧洲杯足球竞彩科学家,PNNL.
这两个地区的原子排列不同。当区域在1,450°F热处理时，获得了独特的分层纳米结构。
经处理的材料显示拉伸强度增加10％至15％，这是考虑到该过程的低成本的重要成果。汽车钢的拉伸强度大约是800-900MPa，而PNNL研究人员获得的10％至15％增加导致Ti185具有几乎加倍的抗拉强度（1700MPa）的汽车钢，重量近一个-一半。
PNNL研究人员利用德克萨斯州德克萨斯A＆M的物质科学和工程部门助理教授合作开发的简单数学模型，获得了作为分层纳米结构的特殊高强度的洞察。欧洲杯线上买球使用仿真结果，显微镜结果和过程，PNNL团队发现了最强的钛合金。
这推动了我们可以用钛合金做的边界。现在，我们理解发生了什么，为什么这种合金具有如此高的强度，研究人员认为，他们可以通过故意创造看起来像TI185中的微观结构来修改其他合金。
亚伦devaraj.材料欧洲杯足球竞彩科学家,PNNL.
例如，如果有可能观察到廉价铝合金的纳米结构，并以类似的方式分层排列，汽车制造商就可以生产更轻的汽车，消耗更少的燃料，释放更少的二氧化碳(一种导致全球变暖的温室气体)。
DOE的车辆技术办公室 - 推进材料计划为该研究工作提供了利用PNNL内部资助的化学成像倡议下欧洲杯足球竞彩开发的能力的支持。