Thiết kế tổng hợp của vật liệu tổng hợp ma trận titan gia cố đa biến

Với sự phát triển của công nghệ hàng không và vũ trụ của Trung Quốc, các yêu cầu về vật liệu kết cấu trong môi trường dịch vụ khắc nghiệt, chẳng hạn như độ dẻo dai, ngày càng tăng. Trong số nhiều vật liệu, vật liệu tổng hợp ma trận titan được gia cố không liên tục đã dần trở thành điểm nóng đối với các nhà nghiên cứu vì ưu điểm về mật độ thấp, độ bền cao, độ cứng cao, mô đun riêng cao và khả năng chịu nhiệt độ cao tốt, v.v. Sau hơn 30 năm nghiên cứu và phát triển tối ưu hóa, nhiều vật liệu tổng hợp ma trận titan gia cố đa quy mô đã được phát triển. Sau hơn 30 năm nghiên cứu và tối ưu hóa, nhiều hệ thống vật liệu tổng hợp ma trận titan trưởng thành đã được phát triển và hiệu suất toàn diện của vật liệu đã đạt được những bước đột phá lớn. So với ma trận hợp kim titan, nhiệt độ sử dụng của vật liệu tổng hợp ma trận titan có thể tăng 100 ~ 150 độ thông qua thiết kế và xử lý hợp lý, và cường độ có thể tăng hơn 100 MPa ở cùng nhiệt độ, dự kiến ​​​​sẽ thay thế vật liệu kim loại nhiệt độ cao truyền thống trong môi trường dịch vụ nhiệt độ cao để giảm trọng lượng.
Trong những năm gần đây, việc đề xuất các lý thuyết thiết kế vật liệu mới như gia cố đa quy mô và gia cố cấu trúc sinh học đã cung cấp những ý tưởng nghiên cứu mới để tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất của vật liệu tổng hợp ma trận titan và các phương pháp chuẩn bị gia cố ma trận titan đa quy mô đa biến. Các vật liệu tổng hợp được ứng dụng hoàn thiện hơn hiện nay chủ yếu là luyện kim bột và luyện kim tự sinh tại chỗ. Công nghệ tự sinh tại chỗ có thể làm cho chất gia cố micro/nano được phân bố đồng đều trong ma trận và thu được cấu trúc bề mặt và đặc tính bề mặt tuyệt vời !0; Công nghệ luyện kim bột có thể làm cho cốt thép phân bố không đều trong ma trận với cấu trúc nhất định bằng thiết kế trước như trộn và rải bột, làm tăng khả năng thiết kế của vật liệu. Do đó, 2 quy trình này đã đạt được phạm vi ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực chuẩn bị vật liệu tổng hợp ma trận titan.
Trong bài báo này, chúng tôi sẽ xem xét hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng vật liệu tổng hợp ma trận titan từ các khía cạnh ý tưởng thiết kế hỗn hợp, công nghệ xử lý tiên tiến, tính chất cơ học và ứng dụng kỹ thuật của vật liệu tổng hợp ma trận titan gia cố đa biến và đưa ra tiềm năng. hướng nghiên cứu của vật liệu này, nhằm cải thiện hơn nữa hiệu suất toàn diện của vật liệu tổng hợp ma trận titan, giải quyết các vấn đề xử lý vật liệu tổng hợp ma trận titan và từ đó thúc đẩy vật liệu tổng hợp ma trận titan "Sự phát triển tích hợp của thiết kế, chuẩn bị, hình thành và ứng dụng ma trận titan vật liệu tổng hợp.
Vật liệu tổng hợp ma trận titan của Trung Quốc sau một thời gian dài nghiên cứu và phát triển, đã có hệ thống vật liệu và công nghệ chuẩn bị trưởng thành, hiệu suất toàn diện của vật liệu đã được cải thiện rất nhiều. Để cải thiện hơn nữa hiệu suất toàn diện của vật liệu tổng hợp ma trận titan, giải quyết các vấn đề xử lý vật liệu tổng hợp ma trận titan, để đạt được sự tích hợp của vật liệu tổng hợp ma trận titan "ứng dụng thiết kế-chuẩn bị-hình thành", hướng nghiên cứu trong tương lai và xu hướng phát triển cần tập trung vào những điểm sau.
(1) Thiết kế tăng cường "micro-nano + cấu hình": thông qua thiết kế loại, kích thước, sự phân bố và cấu trúc của vật liệu gia cố bằng ma trận titan, để đạt được sự phân bố không đồng đều có trật tự của vật liệu gia cố, đóng vai trò gia cố quy mô cơ thể và cấu hình tăng cường tổng hợp, để vượt qua độ dẻo dai của vật liệu composite bằng cách đảo ngược các hạn chế về tính ổn định của tính chất vật liệu, phát triển một loại vật liệu tổng hợp ma trận titan có độ bền cao và độ bền cao mới. Một loại vật liệu tổng hợp ma trận titan có độ bền cao và độ bền cao mới được phát triển.
(2) Đạt được sự hình thành chính xác và kiểm soát chính xác tổ chức bằng công nghệ xử lý nhiệt thông minh: nghiên cứu sâu hơn về quy trình và cơ chế xử lý nhiệt của vật liệu tổng hợp ma trận titan, điều tra ảnh hưởng của cốt thép, tổ chức ban đầu, cấu hình bên trong và các yếu tố khác đến biến dạng nhiệt cơ chế của vật liệu tổng hợp ma trận titan, thiết lập một hệ thống xử lý nhiệt hoàn chỉnh, đạt được sự kiểm soát chính xác về tổ chức vật liệu composite và thúc đẩy ứng dụng công nghệ rèn đẳng nhiệt trong việc chuẩn bị vật liệu kết cấu kích thước lớn. Ứng dụng.
(3) Chuẩn bị ổn định các thành phần hiệu suất cao cao cấp của vật liệu tổng hợp ma trận titan: phát huy ưu điểm của công nghệ chuẩn bị và phương tiện xử lý tiên tiến, áp dụng kết hợp công nghệ tự sinh tại chỗ, công nghệ phủ laser và công nghệ sản xuất bồi đắp (in 3D) phát triển công nghệ chuẩn bị và xử lý sau của vật liệu composite như các thành phần nhỏ có độ chính xác, các thành phần có cấu trúc phức tạp và các thành phần cao cấp khác, để tạo ra vật liệu tổng hợp ma trận titan đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực tiên tiến về hiệu suất và độ chính xác. yêu cầu trong các lĩnh vực tiên tiến.
(4) Phát triển công nghệ chuẩn bị và xử lý vật liệu composite ma trận titan chi phí thấp và hiệu suất cao, cải thiện tỷ lệ vật liệu, giảm ngưỡng sử dụng vật liệu composite ma trận titan và hiện thực hóa ứng dụng vật liệu composite ma trận titan từ hiện trường công nghiệp quân sự sang lĩnh vực công nghiệp dân dụng.