Композитний дизайн багатоваріантних багатомасштабних армованих титанових матричних композитів

З розвитком аерокосмічної та авіаційної техніки Китаю зростають вимоги до конструкційних матеріалів у суворих умовах експлуатації, таких як міцність. Серед багатьох матеріалів переривчасто армовані титанові матричні композити поступово стали гарячою точкою для дослідників через їхні переваги, такі як низька щільність, висока міцність, висока жорсткість, високий питомий модуль і хороша стійкість до високих температур тощо. Після більш ніж 30 років досліджень і оптимізації, було розроблено кілька багатомасштабних армованих титанових матричних композитів. Після більш ніж 30 років досліджень і оптимізації було розроблено багато зрілих композитних систем з титановою матрицею, і комплексні характеристики матеріалів зробили великий прорив. Порівняно з матрицею титанового сплаву температура використання композитів з титановою матрицею може бути збільшена на 100~150 градусів завдяки розумному дизайну та обробці, а міцність може бути збільшена більш ніж на 100 МПа за тієї самої температури, що, як очікується, замінить традиційні високотемпературні металеві матеріали у високотемпературному робочому середовищі для досягнення зменшення ваги.
В останні роки пропозиція нових теорій проектування матеріалів, таких як багатоваріантне багатомасштабне армування та біонічне армування структури, надали нові дослідницькі ідеї для подальшої оптимізації ефективності композитів з титановою матрицею та методів підготовки багатоваріантного багатомасштабного армування титанової матриці. Композитні матеріали, які є більш зрілими у застосуванні на даний момент, є в основному автогенною та порошковою металургією на місці. Автогенна технологія in situ може зробити мікро/наноармування рівномірно розподіленим у матриці та отримати чудову межфазну структуру та межфазні властивості!0; Технологія порошкової металургії може зробити армування нерівномірно розподіленим у матриці з певною структурою шляхом попереднього проектування, такого як змішування та укладання порошку, що збільшує можливість проектування матеріалу. Таким чином, ці 2 процеси знайшли широкий спектр застосувань у галузі підготовки композитів з титановою матрицею.
У цій статті ми розглянемо поточний стан досліджень і застосування титанових матричних композитів з точки зору ідей дизайну композитів, передової технології обробки, механічних властивостей та інженерних застосувань багатоваріантних багатомасштабних армованих титанових матричних композитів, а також висунемо потенціал напрямок дослідження цього матеріалу з метою подальшого вдосконалення комплексних характеристик титанових матричних композитів, вирішення проблем обробки титанових матричних композитів і, таким чином, просування титанових матричних композитів "Інтегрована розробка дизайну, підготовки, формування та застосування титанової матриці композити.
Китайські титанові матричні композити після тривалого періоду досліджень і розробок вже мають зрілу систему матеріалів і технологію підготовки, комплексні характеристики матеріалу були значно покращені. З метою подальшого покращення комплексних характеристик титанових матричних композитів, вирішення проблем обробки титанових матричних композитів, щоб досягти інтеграції титанових матричних композитів «дизайн-підготовка-формування-застосування», майбутній напрямок досліджень і Тенденції розвитку слід зосередити на наступних моментах.
(1) конструкція посилення «мікро-нано + конфігурація»: за допомогою дизайну типу, розміру, розподілу та структури армуючого тіла з титанової матриці для досягнення впорядкованого нерівномірного розподілу армуючого тіла, відіграє роль масштабу армуючого тіла та синергетичне зміцнення конфігурації, щоб подолати міцність композитного матеріалу та пластичну в’язкість інверсії обмежень стабільності властивостей матеріалу, розробити новий тип високоміцних та високоміцних титанових матричних композитів. Розроблено новий тип високоміцних та високоміцних титанових матричних композитів.
(2) Досягти точного формування та точного контролю організації за допомогою інтелектуальної технології термічної обробки: поглибити дослідження процесу термічної обробки та механізму композитів з титановою матрицею, дослідити вплив армування, початкової організації, внутрішньої конфігурації та інших факторів на термічну деформацію механізму композитів з титановою матрицею, створити повну систему термічної обробки, досягти точного контролю організації композитного матеріалу та просувати вперед застосування технології ізотермічного кування при виготовленні конструкційних матеріалів великого розміру. застосування.
(3) Стабілізована підготовка високоякісних високоефективних компонентів титанових матричних композитів: використання переваг технології підготовки та передових засобів обробки, застосування комбінації автогенної технології на місці, технології лазерного покриття та технології адитивного виробництва (3D-друк) розробити технологію підготовки та подальшої обробки композитних матеріалів, таких як прецизійні крихітні компоненти, структурно складні компоненти та інші високоякісні компоненти, щоб зробити композити з титановою матрицею відповідними потребам передових галузей з точки зору продуктивності та точності. вимоги в передових галузях.
(4) Розробити недорогу та високоефективну технологію підготовки та обробки композитних матеріалів з титановою матрицею, покращити швидкість матеріалу, знизити поріг використання композитних матеріалів з титановою матрицею та реалізувати застосування композитних матеріалів з титановою матрицею з поля військової промисловості до сфери цивільної.