Tipptasemel{0}}valdkondades, nagu lennundus ja kosmoseuuringud, peavad materjalid saavutama täpse tasakaalu kerge disaini, funktsionaalse terviklikkuse ja äärmuslike temperatuurikõikumiste taluvuse vahel. Kujumälusulameid on nende suurepärase tugevuse, sitkuse ja deformatsiooni taastamise potentsiaali tõttu pikka aega peetud väga paljutõotavateks materjalisüsteemideks. 2025. aasta veebruaris töötas Jaapani Tohoku ülikooli Ryosuke Kainuma juhitud uurimisrühm koostöös rahvusvaheliste teadlastega edukalt välja titaan-alumiinium-kroom-põhise sulami. See materjal ühendab üli-kõrge tugevuse, suurepärase sitkuse ja kohanemisvõime laias temperatuurivahemikus ning seda peetakse tööstuses laialdaselt järgmise põlvkonna titaanisulamite tehnoloogiliseks etaloniks. Superelastsete temperatuurivahemike ja kergekaalu omaduste võrdlused on näidatud joonisel 1.
1. Uue kerg-tugeva sulami koostise disain
Kergekaaluliste elementide alumiiniumi (Al) ja kroomi (Cr) lisamisega titaani (Ti) maatriksisse töötati välja sulam koostisega Ti–20Al–4,75Cr (aatomiprotsent). Sellel sulamil on madal tihedus (4,36 × 10³ kg/m³) ja kõrge eritugevus kuni 185 × 10³ Pa·m³/kg, mis ületab oluliselt tavapäraseid Ti-Nb-põhiseid sulameid ja kaubanduslikke Ni-Ti-sulameid, säilitades samal ajal tiiniumi kerged omadused. Läheduse superelastsed omadused<110>ühe-kristalli Ti-Al-Cr sulamid on näidatud joonisel 2.
2. Üli-laia temperatuurivahemiku superelastne jõudlus
Titaan-alumiinium-kroom--põhistel kujumälusulamitel on täielikult taastatav ülielastsus äärmuslikes temperatuurivahemikus 4,2 K (absoluutse nulli lähedal) kuni 400 K (umbes 127 kraadini), mis katab töötemperatuuri vahemikus 396 K, mis on enam kui viis korda suurem kui kaubanduslikul tasemel. 273–353 K). See omadus käsitleb tavapäraste kujuga mälusulamite superelastse rikke probleemi madalal või kõrgel temperatuuril.
3. Ebanormaalne temperatuur-sõltuv faasimuutuse pingemehhanism
Faasimuunduse kriitilise pinge ebanormaalne temperatuurisõltuvus avastati esmakordselt mitte--magnetilise Ti-põhiste sulamite puhul: madalatel temperatuuridel (<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. Kõrge taastuv pinge- ja väsimuskindlus
Sulamil on toatemperatuuril 7,3% taastuv tüvi, mis on lähedane kaubanduslike Ni-Ti sulamite (~8%) omale, mis on rohkem kui kaks korda suurem kui tavalistel Ti-Nb-põhistel sulamitel (<3%). Moreover, it maintains stable superelasticity even after 200 loading-unloading cycles, demonstrating excellent functional fatigue resistance.
5. Tellitud B2 struktuuri ja nanodomeeni tugevdamine
Kiire kustutamise ja termilise tsükli kaudu moodustab sulami lähtefaas järjestatud B2-struktuuriga (keskmine suurus 15 nm) nanodomeene, mis on eraldatud anti-faasipiiridega (APB). See korrastatud nanostruktuur pärsib tõhusalt dislokatsiooni libisemist, suurendab vastupidavust plastilisele deformatsioonile, säilitades samal ajal suure elastsuse.
