Ερευνητική κατάσταση της αυτο-νανοτεχνολογίας επιφανειών τιτανίου και κράματος τιτανίου

Ερευνητική κατάσταση της αυτο-νανοτεχνολογίας επιφανειών τιτανίου και κράματος τιτανίου

1 Επιφανειακή τεχνολογία self-nano που βασίζεται σε επιφανειακή μηχανική λείανση

Η μέθοδος επιφανειακής μηχανικής λείανσης είναι η αρχαιότερη μέθοδος που χρησιμοποιείται για νανορικοποίηση της επιφάνειας των υλικών. Το βλήμα στο αεροστεγές δοχείο οδηγείται από έναν δονητή για να δονηθεί σε υψηλή ταχύτητα και το βλήμα χτυπά το πάνω δείγμα σε διαφορετικές γωνίες. Με τη συσσώρευση του αριθμού των κρούσεων, η πλαστική παραμόρφωση στην επιφάνεια του υλικού προκαλεί σταδιακή εξευγενισμό του κόκκου.

2 Επιφανειακή τεχνολογία self-nano που βασίζεται σε μηχανική άλεση επιφανειών

Η μέθοδος μηχανικής άλεσης επιφάνειας είναι ένας νέος τύπος τεχνολογίας self-nano μεταλλικής επιφάνειας που αναπτύχθηκε από τους Liu et al. Το κυλινδρικό δείγμα περιστρέφεται με ταχύτητα v1 σε σχέση με το ημισφαιρικό εργαλείο WC/Co και το εργαλείο κινείται αξονικά κατά μήκος του επεξεργασμένου δείγματος στο ταχύτητα v2. Το άκρο του εργαλείου έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του δείγματος υπό τη δράση μιας προκαθορισμένης πίεσης και η δύναμη τριβής στην επιφάνεια επαφής δημιουργεί μια περιοχή πλαστικής παραμόρφωσης.

3 Επιφανειακή τεχνολογία self-nano που βασίζεται σε ρίψη βολής υψηλής ενέργειας

Η τεχνολογία Shot Peening είναι πολύ διαδεδομένη στη βιομηχανική παραγωγή, κυρίως με την εκτόξευση μεγάλου αριθμού βλημάτων υψηλής ταχύτητας για να χτυπήσει την επιφάνεια του υλικού, προκαλώντας πλαστική παραμόρφωση και αλλάζοντας την εσωτερική τάση της επιφάνειας για τη βελτίωση των επιφανειακών ιδιοτήτων της υλικό.

4 Επιφανειακή τεχνολογία self-nano που βασίζεται σε κρούση υπερήχων

Η τεχνολογία κρούσης υπερήχων (γνωστή και ως υπερηχητική βολή) χρησιμοποιεί υπερηχητικά κύματα που μεταδίδονται στο τερματικό κρούσης μέσω ενός ενδιάμεσου μηχανισμού (βλήμα, κεφαλή κρούσης ή πείρος βολής μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τερματικό κρούσης). Το τεράστιο φορτίο κρούσης θα προκαλέσει τη θραύση των επιφανειακών κόκκων του μεταλλικού υλικού, με αποτέλεσμα εξαρθρώσεις υψηλής πυκνότητας, με αποτέλεσμα να πραγματοποιηθεί η νανοποίηση της επιφάνειας του υλικού.

5 Επιφανειακή τεχνολογία self-nano που βασίζεται σε υπερηχητικούς βομβαρδισμούς σωματιδίων

Η μέθοδος βομβαρδισμού υπερηχητικών σωματιδίων χρησιμοποιεί την αρχή της ροής διπλής φάσης αερίου-στερεού. Η υπερηχητική ροή αέρα οδηγεί έναν μεγάλο αριθμό σκληρών σωματιδίων για να βομβαρδίσουν την επιφάνεια του υλικού. Η μεγάλη κινητική ενέργεια σε συνδυασμό με επαναλαμβανόμενους βομβαρδισμούς αναγκάζει την επιφάνεια του υλικού να υποστεί σοβαρή πλαστική παραμόρφωση και να εξευγενίζει συνεχώς τους κόκκους της τάξης των νανομέτρων.

6 Επιφανειακή τεχνολογία self-nano που βασίζεται σε κρούση λέιζερ

Η τεχνολογία κρούσης λέιζερ (επίσης γνωστή ως τεχνολογία αποκόλλησης λήψης με λέιζερ) χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ υψηλής ισχύος για να φωτίσει την επιφάνεια του υλικού. Η έκρηξη πλάσματος που δημιουργείται από τη θέρμανση και την εξάτμιση του απορροφητικού στρώματος στην επιφάνεια του υλικού θα δημιουργήσει ένα κρουστικό κύμα υψηλής πίεσης στην επιφάνεια του υλικού, που θα ενεργήσει στην επιφάνεια του υλικού και θα δημιουργήσει υπολειμματική τάση σε αυτό.

7 Outlook

1. Το επιφανειακό νανο-στρώμα που λαμβάνεται με επιφανειακή αυτο-νανοποίηση είναι σχετικά λεπτό, με πάχος μικρότερο από μερικές εκατοντάδες μικρά, το οποίο δεν είναι αρκετά σημαντικό για να βελτιώσει τη συνολική απόδοση του υλικού. Η συνολική επίδραση των νανοδομικών στρωμάτων βαθιάς επιφάνειας στις ιδιότητες των κραμάτων τιτανίου μπορεί να μελετηθεί στο μέλλον.

2. Άλλες τεχνολογίες ενίσχυσης επιφανειών, όπως επιφανειακή επίστρωση και εναπόθεση επιφάνειας, μπορούν να ενσωματωθούν με αυτο-νανοχημικές διεργασίες για την ανάπτυξη υβριδικών νανοχημικών τεχνολογιών για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας και τη βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων του υλικού.

3. Σε αυτό το στάδιο, υπάρχουν σχετικά λίγες μελέτες προσομοίωσης σχετικά με την αυτο-νανοποίηση επιφανειών από κράμα τιτανίου, επομένως μπορεί να ενσωματωθεί με τη μηχανική, την επιστήμη των υλικών και άλλους κλάδους για να διαπιστωθεί η αντιστοιχία μεταξύ των σχετικών παραμέτρων διεργασίας και των κλίσεων νανοδομής μέσω μοντέλων προσομοίωσης καθοδηγούν την ανάπτυξη της μηχανικής πρακτικής.

4. Το κράμα τιτανίου χρησιμοποιείται ευρέως σε κινητήρες αεροπορίας. Είναι πολύ σημαντικό να μελετηθεί η συμπεριφορά κόπωσης, φθοράς και διάβρωσης κάτω από πολύπλοκες συνθήκες εργασίας όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση, κραδασμούς κ.λπ., και απαιτείται περισσότερη σε βάθος νανο-έρευνα επιφάνειας.