Trong bối cảnh phát triển bùng nổ trong ngành hợp kim titan, hợp kim titan TC4 thông thường, vật liệu cơ bản được sử dụng rộng rãi nhất cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, năng lượng và hàng hải, từ lâu đã gặp khó khăn do một-nút thắt cổ chai rộng trong ngành về độ bền và độ bền bị tổn hại: khi vật liệu đáp ứng các yêu cầu về độ bền cụ thể, độ bền khi đứt của nó sẽ giảm đi đáng kể. Các vết nứt dễ dàng bắt đầu trong các điều kiện sử dụng có tải trọng tuần hoàn xen kẽ, biến động nhiệt độ thấp-đột ngột và môi trường ăn mòn, hạn chế nghiêm trọng việc tiếp tục sử dụng các sản phẩm titan trong thiết bị-cao cấp.Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Trường Vật liệu thuộc Đại học Chiết Giang đã hợp tác với các viện nghiên cứu tại Đại học Kumamoto, Nhật Bản để phát triển một loại hợp kim titan thương mại + mới với độ bền được cải thiện 30% mà không làm thay đổi thành phần hóa học cơ bản hoặc ảnh hưởng đến độ bền cơ học ban đầu. Bước đột phá này đã thu hút được sự chú ý rộng rãi trong toàn ngành.
Tập trung vào nghiên cứu cơ chế vật liệu cơ bản, Đại học Chiết Giang đã theo dõi sự biến đổi pha giữa các pha và pha của hợp kim titan ở cấp độ vi mô bằng cách sử dụng-kính hiển vi điện tử tại chỗ tiên tiến và công nghệ mô tả đặc tính bức xạ synchrotron. Trong khi đó, Đại học Kumamoto tập trung vào thử nghiệm cơ học đứt gãy và xác minh các quy trình xử lý nhiệt công nghiệp. Điểm mạnh bổ sung của hai nhóm nghiên cứu đã đảo ngược tư duy phát triển thông thường về việc nâng cao hiệu suất hợp kim thông qua pha tạp kim loại quý. Thông qua quá trình xử lý nhiệt được phân chia chính xác, một vi cấu trúc lưỡng kim có thứ bậc bao gồm gồm các hạt thô và mịn xen kẽ nhau được cấu tạo bên trong ma trận hợp kim. Các hạt pha - so le ngẫu nhiên làm chệch đường truyền vết nứt và tiêu tán năng lượng đứt gãy, trong khi pha -hạt siêu{6}}mịn duy trì độ bền kết cấu tổng thể, đạt được độ cứng hiệu quả ở cấp độ vi mô.
Các thử nghiệm chứng nhận của bên thứ ba xác nhận hợp kim mới mang lại độ bền kéo tương đương với TC4 thông thường, bên cạnh độ bền gãy cao hơn 30% so với tiêu chuẩn tiêu chuẩn quốc gia. Ngoài ra, còn có những cải tiến bổ sung về độ dẻo, độ bền chịu nhiệt độ lạnh và khả năng chống mỏi. Quan trọng nhất, quy trình sửa đổi hoàn toàn tương thích với các dây chuyền sản xuất hiện có để nấu chảy, cán và rèn titan, cho phép sản xuất hàng loạt trên thiết bị hiện tại và cắt giảm chi phí sản xuất.
Để triển khai trong công nghiệp, hợp kim được phát triển không chỉ phục vụ cho việc tạo hình cuối cùng của các tấm titan mà còn làm nguyên liệu thô cho các tấm bọc thép-titan. Các ứng dụng mục tiêu bao gồm bộ trao đổi nhiệt cho các cơ sở sản xuất điện, các bộ phận làm mát cho năng lượng gió ngoài khơi và các bộ phận kết cấu hàng không vũ trụ, đáp ứng các tiêu chí lựa chọn vật liệu nghiêm ngặt cho các nhà sản xuất thiết bị năng lượng trong nước và quốc tế. Cải tiến này mở ra một lộ trình kỹ thuật đổi mới để nội địa hóa trong nước các vật liệu titan-cao cấp của Trung Quốc và nâng cấp hiệu suất của các sản phẩm tấm ốp.
