Огляд шляхів обробки, властивостей, застосування та складних проблем, Що пов’язані з титаново-металевими матричними композитами
Анотація
На сьогоднішній день титан відрізняється своєю малою вагою, високою міцністю та нереактивною природою в порівнянні з усіма металами. Титаново-металеві матричні композити (ТМК) є дуже популярними в галузях аерокосмічної, автомобільної промисловості, в оборонній та біомедичній сферах через їх високу питому міцність, малу вагу та біологічну сумісність. Деякі з широко використовуваних методів виробництва, таких як порошкова металургія (ПМ), адитивне виробництво (АВ) та іскрове плазмове спікання (ІПС), були розглянуті в цій роботі з урахуванням деяких властивостей ТМК. Змінюючи різні типи армування, можна досягти необхідних властивостей відповідно до промислових та сучасних застосувань у TMК. Це дослідження також включає наслідки впливу температури спікання на такі властивості ТМК, як фізичні, механічні та структурні. Сплави титану демонструють хороші механічні та біомедичні властивості при армуванні вуглецевими волокнами, боридами, керамікою та багатьма іншими матеріалами у вигляді суцільних волокон або переривчастих частинок та вусів (ниткоподібних кристалів). У цій роботі йдеться про застосування ТМК в аерокосмічній, автомобільній, біомедичній та оборонній сферах. Незважаючи на усі ці сприятливі властивості та застосування, ТМК не можуть широко використовуватися у зазначених галузях через їх високу вартість та труднощі в обробці. Зниження вартості можна здійснити шляхом виготовлення Ti – суперсплавів. Крім того, для покращення технологічної обробки існує необхідність у ефективній системі охолодження під час механічної обробки ТМК. Були також розглянуті деякі ефективні методи, які можуть поліпшити оброблюваність ТМК.
Завантаження
Посилання
H. Attar, S.E. Haghighi, D. Kent, and M.S. Dargusch, Int. J. Machine Tools and Manufact. 133, 85-102 (2018), https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2018.06.003
M.D. Hayat, H. Singh, Z. He, and P. Cao, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 121, 418-438 (2019), https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.04.005
B. Gareb, C.C. Roossien, N.B.V. Bakelen, G.J. Verkerke, A. Vissink, R.R. Bos, and B.V. Minnen, Scientific reports, 10, 1 (2020), https://doi.org/10.1038/s41598-020-75299-9
M. Haghshenas, Reference Modul Mater. Sci. Mater. Eng., 1–28, (2016), https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.03950-3
K.M. Rahman, V.A. Vorontsov, S.M. Flitcroft, and D. Dye, Adv Eng Mater, 19, 1700027 (2017), https://doi.org/10.1002/adem.201700027
S.A. Singerman, and J.J. Jackson, in: Superalloys 1996: Proceedings of the Eigth International Symposium on Superalloys (Warrendale, TMS, 1996), pp. 579-586, https://www.tms.org/superalloys/10.7449/1996/superalloys_1996_579_586.pdf
J. Lee, H. Lee, K.H. Cheon, C. Park, T.S. Jang, H.E. Kim, and H.D. Jung, Additive Manufacturing, 30, 100883 (2019), https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.100883
L.C. Zhang, and H. Attar, Advanced engineering materials, 18, 463-475, (2015), https://doi.org/10.1002/adem.201500419
S. Jayalxmi, R.A. Singh, and M. Gupta, Indian journal of advances in chemical science, S1, 283-288 (2016), https://www.ijacskros.com/artcles/IJACS-2S-59.pdf
M.S. Abd-Elwahed, A.F. Ibrahim, and M.M. Reda, Journal of Mterials Research and Technology, 9, 8528-8535 (2020), https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.05.021
Jiao Y., Huang L., Geng L., Journals of alloys and compounds, 767, 1196-1215 (2018), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.07.100
V. Amigó, M.D. Salvador, and A.V.F. Romero, Materials science forum, 534, 817-820 (2007), https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.534-536.817
V. Amigo, E. Klyastskina, V. Bonache, J. Candel, and F. Romero, Congress et Exhibition , 237 (2005).
S.C. Tjong, and Y.W. Mai, Composites Science and Technology, 68, 583-601 (2008), https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.07.016
Shudong Luo, Tingting Song, Bing Liu, Jie Tian, and Ma Qian, Advanced Engineering Materials, 21(7), 1801331 (2019), https://doi.org/10.1002/adem.201801331
S. Ehtemam-Haghighi, G. Cao, and L.C. Zhang, Journal of Alloys and Compounds, 692, 892-897 (2017), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.123
S Wang, LJ Huang, L Geng, F Scarpa, Y Jiao, HX Peng, Scientific reports, 7(1), 1-13 (2017), https://doi.org/10.1038/srep40823
T.M.T. Godfrey, P.S. Goodwin, and C.M.W. Close, Advanced Engineering Materials, 2(3), 85-91 (2000) https://doi.org/10.1002/(SICI)1527-2648(200003)2:3<85::AID-ADEM85>3.0.CO;2-U
T. Saito, H. Takamiya, and T. Furuta, Materials Science and Engineering: A, 243, 273-278 (1998), https://doi.org/10.1016/S0921-5093(97)00813-7
T.M.T. Godfrey, A. Wisbey, P.S. Goodwin, K. Bagnall, and C.M.W. Close, Materials Science and Engineering: A, 282, 240-250 (2000), https://doi.org/10.1016/S0921-5093(99)00699-1
K.B. Panda, and K.S.R. Chandran, Adv Mater Processes, 160, 59 (2002).
A. Pasha, B.M. Rajaprakash, and A.C. Manjunath, Material Science Research India, 17, 201-206 (2020), http://dx.doi.org/10.13005/msri/170302
A. Fregeac, F. Ansart, S. Selezneff, and C. Estournès, Ceramics International, 45, 23740-23749 (2019), http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.08.090
S. Li, B. Sun, H. Imai, T. Mimoto, and K. Kondoh, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 48, 57-66 (2013), https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2012.12.005
J. Ruzic, M. Simić, N. Stoimenov, D. Božić, and, J. Stašić, Metallurgical and Materials Engineering, 27, (2021), https://doi.org/10.30544/629
E. Fereiduni, A. Ghasemi, and, M. Elbestawi, Aerospace, 7, 77, (2020), https://doi.org/10.3390/aerospace7060077
F. Saba, E. Kabiri, J.V. Khaki, and M.H. Sabzevar, Powder Technology, 288, 76-86 (2016), https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.10.030
A. Aytimur, S. Koçyiğit, and I. Uslu, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 24, 927-932 (2014), https://doi.org/10.1007/s10904-014-0064-6
L. Bolzoni, E.M.R. Navas, and, E. Gordo, Materials Science and Engineering: A, 687, 47-53 (2017), https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.01.049
M.F.S.H. Zawrah, I.M.H. Allah, M.H. Ata, and H. Shouib, Materials Research Express, 6, (2019), https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab316e
C. Suryanarayana, and A. Al-Joubori, in: Encyclopedia of Iron, Steel, and Their Alloys, (eBook Published, Boca Raton, 2016), pp. 159-177, https://doi.org/10.1081/E-EISA-120053049.
H.A. Hegab, Manufacturing Review, 3, 11 (2016), https://doi.org/10.1051/mfreview/2016010
J. P. Kruth, M. C. Leu, and T. Nakagawa, CIRP Ann. - Manuf. Technol., 47, 525 (1998), https://doi:org/10.1016/S0007-8506(07)63240-5
K.V. Wong, and A Hernandez, International Scholarly Research Network ISRN Mechanical Engineering. 2012, 1 (2012), https://doi.org/10.5402/2012/208760.
Y. Hu, W. Cong, X. Wang, Y. Li, F. Ning, and H. Wang, Compos. Part B Eng., 133, 91-100 (2018), https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.019
H. Attar et al., Mater. Sci. Eng. A, 625, 350-356 (2015), https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.12.036
D. Gu, G. Meng, C. Li, W. Meiners, and R. Poprawe, Scr. Mater. 67, 185-188 (2012), https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.04.013
D. Gu, Y. C. Hagedorn, W. Meiners, K. Wissenbach, and R. Poprawe, Compos. Sci. Technol., 71, 1612-1620 (2011), https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2011.07.010
Y. Zhang, J. Sun, and R. Vilar, J. Mater. Process. Technol., 211, 597-601 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.11.009
M. Das, V.K. Balla, D. Basu, S. Bose, and A. Bandyopadhyay, Scr. Mater. 63, 438-441 (2010), https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2010.04.044
D. Gu, C. Hong, and G. Meng, Metall Mater Trans A, 43, 697-708 (2012), https://doi.org/10.1007/s11661-011-0876-8
S.L. Sing, F.E. Wiria, and W.Y. Yeong, Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 77, 120-127 (2018), https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.08.006
P.K. Farayibi, T.E. Abioye, A. Kennedy, and A.T. Clare, J. Manuf. Process. 45, 429-437 (2019), https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.07.029
V.K. Balla, A. Bhat, S. Bose, and A. Bandyopadhyay, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 6, 9-20 (2012), https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2011.09.007
M. Das et al., J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 29, 259-271 (2014), https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2013.09.006
B. Vrancken, L.Thijs, J.P. Kruth., and J. Van Acta Materialia, 68, 150-158 (2014). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.01.018
Sairam, K., et al. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 42, 185-192, (2014). https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2013.09.004
M. Suárez, A. Fernández, J.L. Menéndez, R.Torrecillas, H.U.Kessel, J.Hennicke, R.Kirchner, and T.Kessel, in: Sintering applications, edited by Burcu Ertuğ, (InTech, Croatia, 2013), pp. 319-342, https://doi.org/10.5772/53706
K. Yang, D. Hitchcock, J. He, and A.M. Rao, Tuning Electrical Properties of Carbon Nanotubes via Spark Plasma Sintering, Encyclopedia of Nanotechnology; (Springer, Berlin/Heidelberg, Germany, 2012), pp. 2780-2788, https://doi.org/10.1007/978-90-481-9751-4_169
N. Saheb et al., J. Nanomater, 2012, 983470-82 (2012), https://doi.org/10.1155/2012/983470
K. Vasanthakumar and S. R. Bakshi, Ceram. Int., 44, 484-494 (2018), https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.09.202
A. Borrell, M. D. Salvador, V. García-Rocha, A. Fernández, E. Chicardi, and F. J. Gotor, Mater. Sci. Eng. A, 543, 173-179, (2012), https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.02.071
Y.F. Yang, and M. Qian, in: Titanium powder metallurgy, Science, Technology and Applications, (Elsevier, 2015), pp. 219-235, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800054-0.00013-7
N. Gupta, and B. Basu, in: Intermetallic Matrix Composites, Properties and Applications, (Elsevier, 2018), pp. 243–302, https://doi.org/10.1016/B978-0-85709-346-2.00010-8
M. Zadra, and L. Girardini, Mater. Sci. Eng. A, 608, 155-163 (2014), https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.04.066
T.E. O'Connell, Production of Titanium Aluminide Products, Report AFWAL-TR-83-4050, Wright-Patterson AFB OH, (1983).
J.J. Jackson, et al, Titanium Aluminide Composites, NASP Contractor Report 1112, NASP JPO, Wright-Patterson AFB OH, (1991).
M. Selva Kumar, P. Chandrasekar, P. Chandramohan, and M. Mohanraj, Mater. Charact. 73, 43-51, (2012), https://doi.org/10.1016/j.matchar.2012.07.014
X.J. Shen, C. Zhang, Y.G. Yang, and L. Liu, Addit. Manuf. 25, 499-510 (2019), https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.12.006
K. Kondoh, T. Threrujirapapong, J. Umeda, and B. Fugetsu, Compos. Sci. Technol. 72, 1291-1297 (2012), https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.05.002
Z. Yan, F. Chen, Y. Cai, and Y. Zheng, Powder Technol. 267, 309-314 (2014), https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.07.048
S. Li, K. Kondoh, H. Imai, B. Chen, L. Jia, and J. Umeda, Mater. Sci. Eng. A, 628, 75-83 (2015), https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.01.033
F.C. Wang et al., Carbon N.Y., 95, 396-407, (2015), https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.08.061
M.A. Lagos, I. Agote, G. Atxaga, O. Adarraga, and L. Pambaguian, Mater. Sci. Eng. A, 655, 44-49 (2016), https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.12.050
Y. Song et al., Mater. Des. 109, 256-263 (2016), https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.07.077
N.S. Karthiselva, and S.R. Bakshi, Mater. Sci. Eng. A, 663, 38-48 (2016), https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.03.098
S. Li et al., Mater. Des. 95, 127-132 (2016), https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.01.092
S. Zherebtsov, M. Ozerov, M. Klimova, D. Moskovskikh, N. Stepanov, and G. Salishchev, Metals, 9, 1175 (2019), https://doi.org/10.3390/met9111175
P. Odetola, A. P. Popoola, E. Ajenifuja, and O. Popoola, J. Met. Mater. Miner. 30, 119-127 (2020),
P. Singh, H. Pungotra, and N.S. Kalsi, Materials Today: Proceedings, 4, 8971-8982 (2017), https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.07.249
C. Sandu, S. Vintilă, M. Sima, F. Zavodnic, T. Tipa, and C. Olariu, Int. J. Systems Appl. Eng. Dev. 12, 168 (2018).
H. Attar, S. Ehtemam-Haghighi, N. Soro, D. Kent, and M.S. Dargusch, J. Alloys Compd. 827, 154263 (2020), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154263
T. Furuta, Titanium for Consumer Applications: Real-World Use of Titanium, (Elsevier, 2019), pp. 77-90, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815820-3.00006-X
O. Schauerte, Advanced Engineering Materials, 5, 411-418, (2003), https://doi.org/10.1002/adem.200310094
A.K. Sachdev, K.Kulkarni, Z.Z. Fang, R.Yang, and V. Girshov. JOM, 64, 553-565 (2012), http://doi.org/10.1007/s11837-012-0310-8
A. Pettersson, P. Magnusson, P. Lundberg, and M. Nygren, Int. J. Impact Eng. 32, 387-399 (2005), https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2005.04.003
A. Paman, G. Sukumar, B. Ramakrishna, and V. Madhu, Int. J. Prot. Structures, 11, 185-208 (2020), https://doi.org/10.1177/2041419619860533
L.S. Ahmed, and M.P. Kumar, Mat. Manufact. Processes, 31(7), 951-959 (2016), https://doi.org/10.1080/10426914.2015.1048475
J. Xu, M. Ji, M.C.F. Ren, Mat. Manufact. Processes, 32(12), 1401-1410 (2019), https://doi.org/10.1080/10426914.2019.1661431
J. Xu, C. Li, M. Chen, and, F. Ren, Mat. Manufact. Processes, 34, 1182-1193, (2019) https://doi.org/10.1080/10426914.2019.1615085
K. Mahapatro, and V. Pasam, Smart and Sustainable Manufact. Systems, 4, 62-80 (2020), https://doi.org/10.1520/SSMS20200016
K. Mahapatro, G .Mahendra, A. Markandeya, and P.V. Krishna, Smart and Sustainable Manufact. Systems, 5, 47-64 (2021), https://doi.org/10.1520/SSMS20200041
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
