PFI-TT: Enabling Affordable Titanium Foil and Sheet by Machining-Based Deformation Processing

PFI-TT:通过基于机加工的变形处理实现经济实惠的钛箔和钛板

基本信息

  • 批准号:
    2141180
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-04-15 至 2024-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to develop a highly-efficient manufacturing process for production of lightweight titanium alloy in thin gauge formats. Conventional multistage flat and pack rolling processes for titanium, although mature and large-scale, are highly energy-intensive, with large emissions, and costly infrastructure. This project will produce sheet, foil and wire formats in a single step, with novel mechanical property combinations of higher strength and formability not achievable by current sheet rolling processes. The property combinations are expected to enable improved structural performance and lightweight materials for the aerospace, automotive, and energy sectors. The machining-based processing will provide a sustainable manufacturing system for sheet, foil and wire from a range of commercial lightweight alloys such as titanium, aluminum and magnesium. Importantly, the new process requires lower energy ( 50% reduction) and compact infrastructure compared to current rolling facilities. The Partnership will also contribute to broadening the participation of underrepresented groups in innovation, and positively impact engineering education.The proposed project will provide a new energy-efficient process alternative to current multistage rolling processes characterized by large energy usage and emissions, and high cost. To realize this goal, the project will address three objectives. First, hybrid-machining process parameters will be optimized by systematic study of how deformation plasticity conditions influence sheet-metal structure and properties. Second, process attributes will be characterized in terms of product quality (surface finish, properties), process energy, and production rate and cost. Last, by integrating the results, a systems framework will be defined in a pre-commercial production process for titanium and titanium alloy foil/sheet formats. The manufacturing benefits will be quantified in terms of process energy savings, material property enhancements, production cost, and applicability to varied material systems.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.
该创新-技术转化合作伙伴关系(PFI-TT)项目的更广泛影响/商业潜力是开发一种高效的制造工艺,用于生产薄规格的轻质钛合金。传统的钛多阶段平轧和叠轧工艺虽然成熟且大规模,但能源密集度高,排放量大,基础设施成本高。该项目将在一个步骤中生产板材,箔材和线材,具有更高强度和可成形性的新型机械性能组合,这是当前板材轧制工艺无法实现的。这些特性组合有望提高航空航天、汽车和能源领域的结构性能和轻质材料。基于机械加工的加工将为钛、铝和镁等一系列商业轻质合金的板材、箔材和线材提供可持续的制造系统。重要的是,与目前的轧制设施相比,新工艺需要更低的能源(减少50%)和紧凑的基础设施。该伙伴关系还将有助于扩大代表性不足的群体在创新中的参与,并对工程教育产生积极影响。拟议的项目将提供一种新的节能工艺,以替代目前能耗和排放量大、成本高的多级轧制工艺。为实现这一目标,该项目将实现三个目标。首先,复合加工工艺参数将通过系统研究如何变形塑性条件影响金属板的组织和性能进行优化。其次,工艺属性将根据产品质量(表面光洁度,性能),工艺能量,生产率和成本来表征。最后,通过整合结果,将在钛和钛合金箔/板格式的预商业化生产过程中定义系统框架。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Single‐Step Deformation Processing of Ultrathin Lithium Foil and Strip
超薄锂箔、带材的单步变形加工
  • DOI:
    10.1002/admt.202301315
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Mohanty, Debapriya P.;Mann, James B.;Payathuparambil, Vijayakumar Niranjan;Baruah, Sweta;Román‐Kustas, Jessica K.;Kustas, Andrew B.;Sugihara, Tatsuya;Trumble, Kevin P.;Chandrasekar, Srinivasan
  • 通讯作者:
    Chandrasekar, Srinivasan
Large-scale metal strip for power storage and energy conversion applications by machining-based deformation processing
通过基于机加工的变形加工用于电力存储和能量转换应用的大型金属带材
  • DOI:
    10.1016/j.cirp.2023.04.084
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mann, James B.;Mohanty, Debapriya P.;Kustas, Andrew B.;Rodriguez, B.Stiven Puentes;Issahaq, Mohammed Naziru;Udupa, Anirudh;Sugihara, Tatsuya;Trumble, Kevin P.;M'Saoubi, Rachid;Chandrasekar, Srinivasan
  • 通讯作者:
    Chandrasekar, Srinivasan
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