Le leghe di titanio bifase sono ampiamente utilizzate nella produzione aerospaziale e di motori grazie alla loro elevata robustezza specifica e resistenza alla corrosione, ma migliorarne la durabilità è un compito urgente nello sviluppo e nella produzione di componenti di motori a turbina a gas, come pale e dischi pressurizzati, che sono soggetti a carichi di trazione elevati durante il funzionamento.
Attualmente, le leghe di titanio submicrocristalline bifase sono ampiamente utilizzate in tutto il mondo per la produzione di componenti di motori a turbina a gas funzionanti con carichi ciclici elevati e temperature elevate di 201-351 gradi. Tuttavia, ad oggi, la resistenza alla fatica delle leghe di titanio in questo intervallo di temperature operative non è stata studiata. Gli scienziati della Facoltà di Meccanica e Tecnologia dell'Università Politecnica di Perm hanno studiato le proprietà della lega Ti-6Al-4V, composta da alluminio, vanadio e titanio, e hanno valutato la lega alla temperatura massima di 351 gradi.
Secondo i ricercatori, il test è stato effettuato utilizzando barre di lega Ti-6Al-4V laminate a caldo con un diametro di 20 millimetri, che hanno subito un trattamento termico standard: indurimento ad una temperatura di 966 gradi e ricottura ad una temperatura di 676 gradi per quattro ore; successivamente, le barre sono state lavorate in quattro estrusioni ad angolo equidistante ad una temperatura di 651 gradi; ed infine sono stati sottoposti a prove di trazione meccanica sia a temperatura ambiente che ad una temperatura di 351 gradi.
Tutti i campioni utilizzati per le prove di fatica sono stati realizzati mediante tornitura e lucidatura meccanica, e la microstruttura del materiale è stata analizzata nella sezione longitudinale delle barre mediante microscopio elettronico a trasmissione.
La lega cristallina ultrafine Ti-6Al-4V ottenuta mediante estrusione ad angolo equidistante ha mostrato una resistenza alla trazione e una resistenza più elevate a una temperatura operativa di 351 gradi rispetto alla lega cristallina grossolana. La ricerca è stata condotta in conformità con i compiti nazionali nell'ambito del programma accademico di leadership strategica "Pioneers-2030". Il Politecnico di Perm ha ricevuto una sovvenzione di 100 milioni di rubli per il 2021 nell'ambito del programma "Iniziativa-2030". "Iniziativa-2030" è il più grande programma di sostegno statale e di sviluppo degli istituti di istruzione superiore nella storia della Russia, il cui obiettivo è quello di costruire più di 100 università moderne e avanzate, nonché centri nazionali di ricerca scientifica, sviluppo tecnologico e socio-economico in Russia entro il 2030.
