Kompozitní konstrukce vícerozměrných kompozitů s vyztuženou titanovou matricí

S rozvojem letecké a letecké techniky v Číně se zvyšují požadavky na konstrukční materiály v náročných provozních podmínkách, jako je například houževnatost. Mezi mnoha materiály se diskontinuálně vyztužené kompozity s titanovou matricí postupně staly aktivním bodem pro výzkumníky kvůli jejich výhodám nízké hustoty, vysoké pevnosti, vysoké tuhosti, vysokému specifickému modulu a dobré odolnosti vůči vysokým teplotám atd. Po více než 30 letech výzkumu a optimalizací bylo vyvinuto několik vícenásobně vyztužených kompozitů s titanovou matricí. Po více než 30 letech výzkumu a optimalizace bylo vyvinuto mnoho vyzrálých kompozitních systémů s titanovou matricí a komplexní výkonnost materiálů přinesla velké průlomy. Ve srovnání s matricí z titanové slitiny může být teplota použití kompozitů s titanovou matricí zvýšena o 100 ~ 150 stupňů prostřednictvím rozumného návrhu a zpracování a pevnost může být zvýšena o více než 100 MPa při stejné teplotě, od které se očekává, že nahradí tradiční vysokoteplotní kovové materiály ve vysokoteplotním servisním prostředí pro dosažení snížení hmotnosti.
V posledních letech přinesl návrh nových teorií materiálového designu, jako je vícerozměrné víceúrovňové vyztužení a vyztužení bionické struktury, nové výzkumné nápady pro další optimalizaci výkonu kompozitů s titanovou matricí a metody přípravy vícerozměrného víceúrovňového vyztužení titanové matrice. kompozity, které jsou v současné době aplikačně vyspělejší, jsou především in-situ autogenní a prášková metalurgie. Autogenní technologie in situ může zajistit, že mikro/nano vyztužení je rovnoměrně distribuováno v matrici a získat vynikající mezifázovou strukturu a mezifázové vlastnosti !0; Technologie práškové metalurgie může způsobit nerovnoměrné rozložení výztuže v matrici s určitou strukturou předběžnou konstrukcí, jako je míchání a ukládání prášku, což zvyšuje navrhovatelnost materiálu. Proto tyto 2 procesy dosáhly širokého spektra aplikací v oblasti přípravy kompozitů s titanovou matricí.
V tomto příspěvku zhodnotíme současný stav výzkumu a aplikace kompozitů s titanovou matricí z hlediska nápadů na design kompozitů, pokročilé technologie zpracování, mechanických vlastností a inženýrských aplikací vícerozměrných kompozitů s vyztuženou titanovou matricí a předložíme potenciál směr výzkumu tohoto materiálu, s cílem dalšího zlepšování komplexních vlastností kompozitů s titanovou matricí, řešení problémů zpracování kompozitů s titanovou matricí a tím podpory kompozitů s titanovou matricí „Integrovaný vývoj designu, přípravy, tvarování a aplikace titanové matrice kompozity.
Čínské kompozity s titanovou matricí po dlouhé době výzkumu a vývoje již mají vyzrálý materiálový systém a technologii přípravy, komplexní výkon materiálu se výrazně zlepšil. S cílem dále zlepšit komplexní výkon kompozitů s titanovou matricí, vyřešit problémy zpracování kompozitů s titanovou matricí, aby se dosáhlo integrace kompozitů s titanovou matricí „design-příprava-formování-aplikace“, budoucí směr výzkumu a vývojový trend by se měl zaměřit na následující body.
(1) „mikro-nano + konfigurace“ konstrukce zpevnění: prostřednictvím konstrukce typu, velikosti, distribuce a struktury kompozitního výztužného těla s titanovou matricí, aby se dosáhlo uspořádaného nerovnoměrného rozložení výztužného těla, hrají roli vyztužujícího tělesa a konfigurace synergické houževnatost, prolomit pevnost kompozitního materiálu-plastická houževnatost inverze omezení stability vlastností materiálu, vyvinout nový typ vysoce pevných a vysoce houževnatých titanových matricových kompozitů. Je vyvinut nový typ vysoce pevných a vysoce houževnatých kompozitů s titanovou matricí.
(2) Dosáhněte přesného tvarování a přesné kontroly organizace pomocí inteligentní technologie tepelného zpracování: prohloubit výzkum procesu tepelného zpracování a mechanismu kompozitů s titanovou matricí, zkoumat vliv výztuže, počáteční organizace, vnitřní konfigurace a dalších faktorů na tepelnou deformaci. mechanismu kompozitů s titanovou matricí, zavést kompletní systém tepelného zpracování, dosáhnout přesné kontroly organizace kompozitního materiálu a prosadit aplikaci izotermické technologie kování při přípravě velkorozměrových konstrukčních materiálů. Aplikace.
(3) Stabilizovaná příprava špičkových vysoce výkonných komponent kompozitů s titanovou matricí: využití výhod technologie přípravy a pokročilých prostředků zpracování, přijetí kombinace in-situ autogenní technologie, technologie laserového plátování a technologie aditivní výroby (3D tisk) vyvinout technologii přípravy a následného zpracování kompozitních materiálů, jako jsou přesné drobné komponenty, strukturálně složité komponenty a další špičkové komponenty, aby kompozity s titanovou matricí vyhovovaly potřebám špičkových oborů z hlediska výkonu a přesnosti. požadavky ve špičkových oborech.
(4) Vyvinout nízkonákladovou a vysoce výkonnou technologii přípravy a zpracování kompozitních materiálů s titanovou matricí, zlepšit rychlost materiálu, snížit práh použití kompozitních materiálů s titanovou matricí a realizovat aplikaci kompozitních materiálů s titanovou matricí z terénu. vojenského průmyslu do oblasti civilního průmyslu.