تُستخدم سبائك التيتانيوم ثنائية الطور على نطاق واسع في صناعة الطيران والمحركات نظرًا لقوتها النوعية العالية ومقاومتها للتآكل، لكن تحسين متانتها يعد مهمة ملحة في تطوير وإنتاج مكونات محركات توربينات الغاز، مثل الشفرات والأقراص المضغوطة، والتي تتعرض لأحمال الشد العالية أثناء التشغيل.
في الوقت الحالي، تُستخدم سبائك التيتانيوم تحت البلورات ثنائية الطور على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم لتصنيع مكونات محركات توربينات الغاز التي تعمل بأحمال دورية عالية ودرجات حرارة عالية تصل إلى 201-351 درجة. ومع ذلك، حتى الآن، لم تتم دراسة قوة الكلال لسبائك التيتانيوم في نطاق درجة حرارة التشغيل هذا. قام العلماء في كلية الميكانيكا والتكنولوجيا بجامعة بيرم بوليتكنيك بدراسة خصائص سبيكة Ti-6Al-4V، والتي تتكون من الألومنيوم والفاناديوم والتيتانيوم، وقاموا بتقييم السبيكة عند درجة حرارة قصوى تبلغ 351 درجة .
وفقًا للباحثين، تم إجراء الاختبار باستخدام قضبان سبائك Ti-6Al-4V المدلفنة على الساخن بقطر 20 ملم، والتي خضعت للمعالجة الحرارية القياسية: تصلب عند درجة حرارة 966 درجة والتليين عند درجة حرارة 676 درجة لمدة أربع ساعات؛ بعد ذلك، تمت معالجة القضبان في أربع عمليات سحب متساوية الزاوية عند درجة حرارة 651 درجة؛ وأخيراً تم إخضاعهم لاختبارات الشد الميكانيكي عند درجة حرارة الغرفة وعند درجة حرارة 351 درجة.
تم إجراء جميع العينات المستخدمة لاختبار التعب عن طريق الخراطة والتلميع الميكانيكي، وتم تحليل البنية المجهرية للمادة في القسم الطولي للقضبان باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ.
أظهرت سبيكة Ti-6Al-4V متناهية الصغر التي تم الحصول عليها عن طريق قذف زاوية متساوية البعد قوة شد أعلى وقوة أعلى عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 351 درجة مقارنة بالسبائك البلورية الخشنة. وتم تنفيذ البحث وفق المهام الوطنية في إطار برنامج القيادة الاستراتيجية الأكاديمية "الرواد-2030". حصلت جامعة بيرم بوليتكنيك على منحة قدرها 100 مليون روبل لعام 2021 في إطار برنامج "المبادرة-2030". "المبادرة-2030" هي أكبر برنامج لدعم الدولة وتطوير مؤسسات التعليم العالي في تاريخ روسيا، والهدف منها بناء أكثر من 100 جامعة حديثة ومتقدمة، بالإضافة إلى مراكز وطنية علمية وتكنولوجية. التنمية التكنولوجية والاجتماعية والاقتصادية في روسيا بحلول عام 2030.
