GOALI: A New Manufacturing Method for Low Cost High Performance Titanium

GOALI:低成本高性能钛的新制造方法

基本信息

  • 批准号:
    1561752
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-07-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Titanium alloys can be stronger than steel at much lower weight. The greatest barrier to the widespread use of titanium, however, has been its high cost, much of which comes from high processing costs. A new powder metallurgy process called hydrogen sintering has been introduced that can produce titanium components with the capacity to compete with the mechanical properties of standard titanium parts produced by forging, but at a fraction of the cost. This new process is very promising for dramatically reducing the cost of titanium parts and components. Titanium parts can be used in many applications (biomedical, chemical processing, aerospace, etc.), but have particular benefit to the transportation sector. By reducing the weight of vehicles, significant savings in fuel consumption will be realized, as well as associated reductions in emissions. This award supports a comprehensive study of the fundamental underlying metallurgical processes associated with the titanium powder process, and the mechanical properties that can be achieved by varying process parameters. In this research program, the PIs will systematically study the range of mechanical properties that can be attained by several heat treating options that have already shown the capacity to produce wrought-like microstructures from this novel powder metallurgy approach. Processing parameters will be studied for their effects on phase equilibria in the relevant titanium alloy-hydrogen systems, as well as phase transformations and microstructural evolution as functions of thermal cycles and hydrogen partial pressures, the mechanisms and kinetics of the transformations, and the dependence of mechanical properties, especially the fatigue performance, on the microstructure. By studying these relationships and applying the knowledge gained toward maximizing the strength, ductility and fatigue properties of titanium alloys at substantially lower cost, a major step will be taken toward realizing the full benefit of titanium for industry and society.
钛合金在重量低得多的情况下可能比钢质强。然而,广泛使用钛的最大障碍是其高成本,其中大部分来自高处理成本。引入了一种称为氢烧结的新粉末冶金工艺,该工艺可以生产具有与锻造所产生的标准钛零件的机械性能竞争的钛成分,但成本的一小部分。这个新过程非常有希望,可大大降低钛零件和组件的成本。钛零件可用于许多应用(生物医学,化学处理,航空等),但对运输部门特别有益。通过减轻车辆的重量,将实现大量节省的燃料消耗,并减少排放。该奖项支持对与钛粉末过程相关的基本基础冶金过程的全面研究,以及可以通过变化的过程参数来实现的机械性能。在该研究计划中,PIS将系统地研究通过几种热处理选项可以实现的机械性能范围,这些选项已经显示出从这种新型粉末冶金方法中产生类似锻造的微观结构的能力。将研究处理参数对相关钛合金 - 氢系统中的相位平衡的影响,以及相变和微观结构进化,作为热周期的功能和氢部分压力的功能,转换的机制和动力学,以及机械性能的依赖,尤其是微观效果,尤其是疲劳性能。通过研究这些关系并运用所获得的知识来最大程度地提高钛合金的强度,延展性和疲劳特性,以大大降低成本,将采取重大步骤来实现钛对工业和社会的全部利益。

项目成果

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  • 通讯作者:
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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.7万
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