I-Corps: Nanostructured wear and corrosion resistant surfaces for titanium and titanium alloy applications
I-Corps:适用于钛和钛合金应用的纳米结构耐磨和耐腐蚀表面
基本信息
- 批准号:1941247
- 负责人:
- 金额:$ 5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-15 至 2020-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this I-Corps project affects all industries that employ mechanical components fabricated from titanium or titanium alloys. The ability to solve the problems of poor wear resistance of titanium and titanium alloys facilitates and accelerates the utilization of titanium alloys for mechanical components in many markets. This is especially beneficial for those markets that require materials with high corrosion resistance, the capacity to handle high temperatures, and materials that possess a high tensile strength to density ratio. This technology will potential significantly benefit first markets in the automotive and aerospace industries where titanium utilization is expected to grow significantly. The potential of this project can also extend to biomedical devices and components such as medical implants. Additive manufacturing technologies have accelerated the growth of titanium-containing materials in these and other markets, and this project should contribute synergistically with advanced manufacturing initiatives.This I-Corps project will further develop a new surface treatment for titanium and titanium alloys. The surface treatment consists of a modified oxide layer produced through thermochemical processes. After initially generating an oxide layer, a post nitriding process produces a unique structure containing nanocrystalline titanium nitride in a titanium dioxide matrix. The wear and corrosion resistance of specimens with this surface treatment have been benchmarked against untreated specimens and specimens treated with other commercially available engineered surfaces. The nanocomposite converted surfaces were shown to provide a 300x improvement in the wear resistance in dry and tribocorrosive environments, and a 10x improvement over thermal oxidation and nitriding. This technology is an improvement over previous attempts used to attain this unique surface morphology that used toxic chemicals that leave hazardous contaminants in the coating.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力会影响使用钛或钛合金制造的机械组件的所有行业。 解决钛和钛合金的耐磨性不佳的问题的能力促进并加速了许多市场中钛合金用于机械组件的利用。 这对于那些需要具有高腐蚀性材料,处理高温的能力以及具有高抗拉强度与密度比的材料的市场尤其有益。这项技术可能会在汽车和航空航天行业中有可能显着受益于钛利用率将大幅增长的第一市场。该项目的潜力还可以扩展到生物医学设备和诸如医疗植入物等组件。 增材制造技术已经加速了这些市场和其他市场中含钛材料的增长,该项目应与先进的制造计划协同作用。这项I-Corps项目将进一步开发针对钛和钛合金的新表面处理。表面处理由通过热化学过程产生的改性氧化物层组成。最初产生氧化物层后,氮化后过程产生了含有二氧化钛基质中氮钛合金的独特结构。这种表面处理的样品的磨损和腐蚀性已针对未经处理的标本和用其他商业可用工程表面处理的标本进行了基准测试。显示纳米复合材料转换的表面可在干燥和互动环境中的耐磨性提高300倍,并且比热氧化和硝化物的10倍改善。这项技术比以前用于实现这种独特的表面形态的尝试的改进,该形态使用了涂层中留下危险污染物的有毒化学物质。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为值得通过基金会的知识分子和更广泛的影响来评估。审查标准。
项目成果
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