एयरोस्पेस और अंतरिक्ष अन्वेषण जैसे उच्च-स्तरीय क्षेत्रों में, सामग्रियों को हल्के डिजाइन, कार्यात्मक पूर्णता और अत्यधिक थर्मल उतार-चढ़ाव के प्रति सहनशीलता के बीच एक सटीक संतुलन प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। आकार स्मृति मिश्र धातुओं को उनकी उत्कृष्ट ताकत, कठोरता और तनाव पुनर्प्राप्ति क्षमता के कारण लंबे समय से अत्यधिक आशाजनक सामग्री प्रणालियों के रूप में माना जाता है। फरवरी 2025 में, जापान के तोहोकू विश्वविद्यालय में रयोसुके काइनुमा के नेतृत्व में अनुसंधान दल ने अंतरराष्ट्रीय विद्वानों के सहयोग से, सफलतापूर्वक एक टाइटेनियम {{4}एल्यूमीनियम{{5}क्रोमियम-आधारित मिश्र धातु विकसित किया। यह सामग्री अत्यधिक उच्च शक्ति, उत्कृष्ट कठोरता और व्यापक तापमान रेंज में अनुकूलनशीलता को जोड़ती है, और इसे उद्योग के भीतर टाइटेनियम मिश्र धातुओं की अगली पीढ़ी के लिए एक तकनीकी बेंचमार्क के रूप में व्यापक रूप से माना जाता है। सुपरइलास्टिक तापमान रेंज और हल्के गुणों की तुलना चित्र 1 में दिखाई गई है।
1. नए हल्के उच्च - शक्ति मिश्र धातु संरचना का डिजाइन
हल्के तत्वों एल्यूमीनियम (Al) और क्रोमियम (Cr) को टाइटेनियम (Ti) मैट्रिक्स में शामिल करके, Ti-20Al-4.75Cr (परमाणु प्रतिशत) की संरचना वाला एक मिश्र धातु विकसित किया गया था। इस मिश्र धातु में कम घनत्व (4.36 × 10³ किग्रा/घन मीटर) और 185 × 10³ Pa·m³/किग्रा तक की उच्च विशिष्ट शक्ति होती है, जो टाइटेनियम मिश्र धातुओं की हल्की विशेषताओं को बनाए रखते हुए, पारंपरिक Ti{7}}Nb आधारित मिश्र धातुओं और वाणिज्यिक Ni-Ti मिश्र धातुओं से बेहतर प्रदर्शन करती है। निकट के सुपरइलास्टिक गुण<110>एकल -क्रिस्टल Ti-Al-Cr मिश्रधातुएँ चित्र 2 में दिखाई गई हैं।
2. अल्ट्रा-विस्तृत तापमान रेंज सुपरइलास्टिक प्रदर्शन
टाइटेनियम {{0}एल्यूमीनियम {{1}क्रोमियम {{2}आधारित आकार मेमोरी मिश्र धातु 4.2 K (पूर्ण शून्य के करीब) से 400 K (लगभग 127 डिग्री) तक के चरम तापमान रेंज में पूरी तरह से पुनर्प्राप्त करने योग्य सुपरइलास्टिकिटी प्रदर्शित करते हैं, जो 396 K के परिचालन तापमान अवधि को कवर करता है, जो वाणिज्यिक Ni {7}Ti मिश्र धातु (आमतौर पर 273-353 K) के पांच गुना से अधिक है। यह विशेषता कम या उच्च तापमान पर पारंपरिक आकार मेमोरी मिश्र धातुओं में सुपरइलास्टिक विफलता के मुद्दे को संबोधित करती है।
3. असामान्य तापमान-आश्रित चरण परिवर्तन तनाव तंत्र
चरण परिवर्तन के लिए महत्वपूर्ण तनाव की असामान्य तापमान निर्भरता की खोज सबसे पहले गैर-{0}}चुंबकीय Ti-आधारित मिश्रधातुओं में की गई थी: कम तापमान पर (<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. उच्च पुनर्प्राप्ति योग्य तनाव और थकान प्रतिरोध
मिश्र धातु कमरे के तापमान पर 7.3% की पुनर्प्राप्ति योग्य तनाव प्रदर्शित करती है, जो वाणिज्यिक नी - टीआई मिश्र धातुओं (~ 8%) के करीब है, जो पारंपरिक टीआई {{3} एनबी - आधारित मिश्र धातुओं की तुलना में दोगुने से भी अधिक है।<3%). Moreover, it maintains stable superelasticity even after 200 loading-unloading cycles, demonstrating excellent functional fatigue resistance.
5. बी2 संरचना और नैनोडोमेन सुदृढ़ीकरण का आदेश दिया
तेजी से शमन और थर्मल साइक्लिंग के माध्यम से, मिश्र धातु का मूल चरण एक क्रमबद्ध बी 2 संरचना (औसत आकार 15 एनएम) के साथ नैनोडोमेन बनाता है, जो विरोधी- चरण सीमाओं (एपीबी) द्वारा अलग किया जाता है। यह आदेशित नैनोस्ट्रक्चर प्रभावी ढंग से अव्यवस्था फिसलन को रोकता है, उच्च लोचदार तनाव को बनाए रखते हुए प्लास्टिक विरूपण के प्रतिरोध को बढ़ाता है।
