Komposittdesign av multivariat flerskalaforsterket titanmatrisekompositt

Med utviklingen av Kinas romfarts- og luftfartsteknologi øker kravene til konstruksjonsmaterialer i tøffe servicemiljøer, som for eksempel seighet. Blant mange materialer har diskontinuerlig forsterkede titanmatrisekompositter gradvis blitt et hotspot for forskere på grunn av deres fordeler med lav tetthet, høy styrke, høy stivhet, høy spesifikk modul, og god motstand mot høye temperaturer osv. Etter mer enn 30 års forskning og optimalisering, flere multi-skala forsterkede titan matrise kompositter har blitt utviklet. Etter mer enn 30 år med forskning og optimalisering har mange modne titanmatrise-komposittsystemer blitt utviklet, og den omfattende ytelsen til materialene har gitt store gjennombrudd. Sammenlignet med titanlegeringsmatrisen, kan brukstemperaturen til titanmatrisekompositter økes med 100 ~ 150 grader gjennom rimelig design og prosessering, og styrken kan økes med mer enn 100 MPa ved samme temperatur, som forventes å erstatte tradisjonelle høytemperatur metallmaterialer i høytemperatur servicemiljø for å oppnå vektreduksjon.
De siste årene har forslaget om nye materialdesignteorier som multivariat multi-skala forsterkning og bionisk strukturforsterkning gitt nye forskningsideer for ytterligere å optimalisere ytelsen til titanmatrisekompositter, og forberedelsesmetodene for multivariat multiskalaforsterkning av titanmatrise Kompositter som er mer modne i bruk for tiden er hovedsakelig in-situ autogene og pulvermetallurgi. In situ autogen teknologi kan gjøre mikro/nano forsterkning jevnt fordelt i matrisen og oppnå utmerket grenseflatestruktur og grenseflateegenskaper!0; pulvermetallurgiteknologi kan gjøre armeringen ujevnt fordelt i matrisen med en viss struktur ved forhåndsdesign som å blande og legge ned pulver, noe som øker designbarheten til materialet. Derfor har disse 2 prosessene oppnådd et bredt spekter av bruksområder innen fremstilling av titanmatrisekompositter.
I denne artikkelen vil vi gjennomgå den nåværende statusen for forskning og anvendelse av titanmatrisekompositter fra aspektene ved komposittdesignideer, avansert prosesseringsteknologi, mekaniske egenskaper og ingeniørapplikasjoner av multivariate multi-skala forsterkede titanmatrisekompositter, og presentere potensialet forskningsretning for dette materialet, med sikte på ytterligere å forbedre den omfattende ytelsen til titanmatrisekompositter, løse behandlingsproblemene til titanmatrisekompositter og dermed fremme titanmatrisekomposittene "Den integrerte utviklingen av design, forberedelse, forming og anvendelse av titanmatrisekompositter kompositter.
Kinas titan matrise-kompositter etter en lang periode med forskning og utvikling, har allerede et modent materialsystem og forberedelsesteknologi, den omfattende ytelsen til materialet har blitt kraftig forbedret. For ytterligere å forbedre den omfattende ytelsen til titanmatrisekompositter, for å løse prosesseringsproblemene til titanmatrisekompositter, for å oppnå integrering av titanmatrisekompositter "design-forberedelse-forming-applikasjon", den fremtidige retningen for forskning og utviklingstrenden bør fokuseres på følgende punkter.
(1) "mikro-nano + konfigurasjon" toughening design: gjennom utformingen av titan matrise kompositt forsterkende kroppstype, størrelse, distribusjon og struktur, for å oppnå ryddig ujevn fordeling av forsterkende kroppen, spille rollen som forsterkende kroppsskala og konfigurasjon synergistisk toughening, for å bryte gjennom komposittmaterialet styrke-plastisk seighet av inversjon av begrensninger av stabiliteten av materialet egenskaper, utvikle en ny type høy styrke og høy seighet titan matrise kompositter. En ny type titanmatrisekompositter med høy styrke og høy seighet er utviklet.
(2) Oppnå presisjonsforming og presis kontroll av organisasjonen ved hjelp av intelligent termisk prosesseringsteknologi: utdype forskningen på den termiske prosesseringsprosessen og mekanismen til titanmatrisekompositter, undersøk påvirkningen av forsterkning, innledende organisering, intern konfigurasjon og andre faktorer på den termiske deformasjonen mekanisme for titanmatrisekompositter, etablere et komplett termisk prosesseringssystem, oppnå presis kontroll over komposittmaterialeorganiseringen og presse frem anvendelsen av isotermisk smiingsteknologi i utarbeidelsen av store strukturelle materialer. Applikasjon.
(3) Stabilisert klargjøring av høyytelseskomponenter av titanmatrisekompositter: å utnytte fordelene med forberedelsesteknologi og avanserte prosesseringsmidler, ved å ta i bruk kombinasjonen av in-situ autogen teknologi, laserkledningsteknologi og additiv produksjonsteknologi (3D-utskrift) å utvikle klargjørings- og etterbehandlingsteknologi for komposittmaterialer som små presisjonskomponenter, strukturelt komplekse komponenter og andre avanserte komponenter, slik at titanmatrisekompositter kan møte behovene til banebrytende felt når det gjelder ytelse og presisjon. krav innen banebrytende felt.
(4) Utvikle rimelige og høyytende titanmatrise komposittmaterialer forberedelse og prosesseringsteknologi, forbedre materialhastigheten, redusere terskelen for bruk av titan matrise komposittmaterialer, og realisere anvendelsen av titan matrise komposittmaterialer fra feltet av militær industri til feltet sivil industri.