Conception composite de composites à matrice de titane renforcés multivariés et multi-échelles

Avec le développement de la technologie aérospatiale et aéronautique chinoise, les exigences en matière de matériaux de structure dans des environnements de service difficiles, telles que la ténacité, augmentent. Parmi de nombreux matériaux, les composites à matrice de titane renforcés de manière discontinue sont progressivement devenus un point chaud pour les chercheurs en raison de leurs avantages de faible densité, de haute résistance, de rigidité élevée, de module spécifique élevé et de bonne résistance à haute température, etc. Après plus de 30 ans de recherche et optimisation, plusieurs composites à matrice de titane renforcée multi-échelles ont été développés. Après plus de 30 ans de recherche et d'optimisation, de nombreux systèmes composites à matrice de titane matures ont été développés et les performances globales des matériaux ont réalisé de grandes avancées. Par rapport à la matrice en alliage de titane, la température d'utilisation des composites à matrice de titane peut être augmentée de 100 à 150 degrés grâce à une conception et un traitement raisonnables, et la résistance peut être augmentée de plus de 100 MPa à la même température, ce qui devrait remplacer le matériaux métalliques traditionnels à haute température dans un environnement de service à haute température pour obtenir une réduction de poids.
Ces dernières années, la proposition de nouvelles théories de conception de matériaux telles que le renforcement multivarié multi-échelles et le renforcement de structure bionique a fourni de nouvelles idées de recherche pour optimiser davantage les performances des composites à matrice de titane, ainsi que les méthodes de préparation du renforcement multivarié multi-échelles de la matrice de titane. Les composites dont les applications sont actuellement plus matures sont principalement la métallurgie autogène et des poudres in situ. La technologie autogène in situ peut répartir uniformément les micro/nano-renforts dans la matrice et obtenir d'excellentes structures et propriétés interfaciales !0 ; la technologie de la métallurgie des poudres peut répartir le renfort de manière inégale dans la matrice avec une certaine structure grâce à une conception préalable telle que le mélange et la dépose de la poudre, ce qui augmente la capacité de conception du matériau. Par conséquent, ces 2 procédés ont permis d’atteindre un large éventail d’applications dans le domaine de la préparation de composites à matrice de titane.
Dans cet article, nous passerons en revue l'état actuel de la recherche et de l'application des composites à matrice de titane sous les aspects des idées de conception des composites, de la technologie de traitement avancée, des propriétés mécaniques et des applications techniques des composites à matrice de titane renforcés multivariés et multi-échelles, et mettrons en avant le potentiel. direction de recherche de ce matériau, en vue d'améliorer encore les performances globales des composites à matrice de titane, en résolvant les problèmes de traitement des composites à matrice de titane et en promouvant ainsi les composites à matrice de titane "Le développement intégré de la conception, de la préparation, du formage et de l'application de la matrice de titane matériaux composites.
Les composites chinois à matrice de titane, après une longue période de recherche et de développement, disposent déjà d'un système de matériaux et d'une technologie de préparation matures, les performances globales du matériau ont été considérablement améliorées. Afin d'améliorer encore les performances globales des composites à matrice de titane, de résoudre les problèmes de traitement des composites à matrice de titane, de manière à réaliser l'intégration des composites à matrice de titane « conception-préparation-formage-application », l'orientation future de la recherche et La tendance de développement doit être axée sur les points suivants.
(1) conception de renforcement « micro-nano + configuration » : grâce à la conception du type, de la taille, de la distribution et de la structure du corps de renforcement composite à matrice de titane, pour obtenir une distribution ordonnée et non uniforme du corps de renforcement, jouer le rôle d'échelle du corps de renforcement et configuration de trempe synergique, pour briser la résistance du matériau composite-ténacité plastique de l'inversion des limites de la stabilité des propriétés du matériau, développer un nouveau type de composites à matrice de titane à haute résistance et haute ténacité. Un nouveau type de composites à matrice de titane à haute résistance et haute ténacité est développé.
(2) Obtenir un formage de précision et un contrôle précis de l'organisation grâce à une technologie de traitement thermique intelligente : approfondir la recherche sur le processus et le mécanisme de traitement thermique des composites à matrice de titane, étudier l'influence du renforcement, de l'organisation initiale, de la configuration interne et d'autres facteurs sur la déformation thermique. mécanisme des composites à matrice de titane, établir un système de traitement thermique complet, obtenir un contrôle précis de l'organisation des matériaux composites et faire progresser l'application de la technologie de forgeage isotherme dans la préparation de matériaux structurels de grande taille. Application.
(3) Préparation stabilisée de composants haut de gamme hautes performances de composites à matrice de titane : exercer les avantages de la technologie de préparation et des moyens de traitement avancés, en adoptant la combinaison de la technologie autogène in situ, de la technologie de revêtement laser et de la technologie de fabrication additive (impression 3D) développer la technologie de préparation et de post-traitement de matériaux composites tels que des composants minuscules de précision, des composants structurellement complexes et d'autres composants haut de gamme, afin que les composites à matrice de titane répondent aux besoins des domaines de pointe en termes de performance et de précision. exigences dans des domaines de pointe.
(4) Développer une technologie de préparation et de traitement de matériaux composites à matrice de titane à faible coût et haute performance, améliorer le taux de matériau, réduire le seuil d'utilisation des matériaux composites à matrice de titane et réaliser l'application de matériaux composites à matrice de titane sur le terrain de l'industrie militaire au domaine de l'industrie civile.