У врхунски-областима као што су истраживање свемира и свемира, материјали морају да постигну прецизну равнотежу између лаганог дизајна, функционалне комплетности и толеранције на екстремне топлотне флуктуације. Легуре са меморијом облика дуго су се сматрале веома обећавајућим системима материјала због своје одличне чврстоће, жилавости и потенцијала за опоравак од деформације. У фебруару 2025., истраживачки тим који је предводио Риосуке Каинума на Универзитету Тохоку у Јапану, у сарадњи са међународним научницима, успешно је развио легуру на бази титанијума-алуминијума-хрома-. Овај материјал комбинује ултра-високу чврстоћу, одличну жилавост и прилагодљивост у широком температурном опсегу и широко се сматра у индустрији као технолошко мерило за следећу генерацију легура титанијума. Поређења супереластичних температурних опсега и лаких својстава приказана су на слици 1.
1. Дизајн нове лаке легуре високе{1}}кости
Увођењем лаких елемената алуминијума (Ал) и хрома (Цр) у титанијумску (Ти) матрицу, развијена је легура састава Ти–20Ал–4,75Цр (атомски проценат). Ова легура има ниску густину (4,36 × 10³ кг/м³) и високу специфичну чврстоћу до 185 × 10³ Па·м³/кг, значајно надмашујући конвенционалне легуре на бази Ти-Нб и комерцијалне легуре Ни-Ти, док задржава све карактеристике лаких титанијумских легура. Супереластична својства близу<110>Легура моно{0}}кристалног Ти-Ал-Цр-а приказана је на слици 2.
2. Ултра-супереластичне перформансе у широком температурном опсегу
Легуре са меморијом облика на бази титанијума-алуминијума-хрома- показују потпуно повратну супереластичност у екстремном температурном опсегу од 4,2 К (близу апсолутне нуле) до 400 К (око 127 степени), покривајући радни температурни распон од 396 К{Т комерцијално више од 7}, што је више од Ни. (обично 273–353 К). Ова карактеристика се бави проблемом супереластичног квара у конвенционалним легурама са меморијом облика на ниским или високим температурама.
3. Абнормална температура{1}} Механизам напрезања у зависности од фазе трансформације
Ненормална температурна зависност критичног напона за фазну трансформацију је први пут откривена у немагнетним легурама на бази Ти-: на ниским температурама (<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. Висока отпорност на напрезање и замор
Легура показује повратну деформацију од 7,3% на собној температури, близу комерцијалних легура Ни-Ти (~8%), што је више него двоструко више од конвенционалних легура на бази Ти-Нб- (<3%). Moreover, it maintains stable superelasticity even after 200 loading-unloading cycles, demonstrating excellent functional fatigue resistance.
5. Наређена Б2 структура и јачање нанодомена
Кроз брзо гашење и термички циклус, матична фаза легуре формира нанодомене са уређеном Б2 структуром (просечна величина 15 нм), одвојене анти-фазним границама (АПБ). Ова уређена наноструктура ефикасно спречава клизање дислокације, повећава отпорност на пластичну деформацију, истовремено одржавајући високо еластично напрезање.
