부식 내성 티타늄 매트릭스 복합재의 준비, 가공 및 적용

"현대 금속"및 "우주 금속"으로 알려진 티타늄 및 티타늄 합금은 저밀도, 높은 특이 강도, 부식성 및 우수한 고온 기계적 특성의 특성을 지니고 있으며 항공 우주, 화학 산업에서 점점 더 널리 사용되었습니다. 해양 공학, 생체 의학 및 기타 분야. 티타늄 합금은 또한 수십 년 동안 개발 과정에서 많은 혁신을 일으켰습니다. 합금 방법은 티타늄 합금 용서의 성능을 크게 향상 시켰으며, 서비스 온도는 350 ℃에서 600 ℃로 증가했지만 지난 30 년 동안 병목 현상을 뚫을 수 없었습니다. 항공 우주 산업에서 티타늄이 급속히 발전함에 따라 초고속 항공기는 초고 온도, 높은 스트레스, 강한 마모 및 기타 극한 조건으로 작동해야하므로 강도, 강성, 내열성 및 내열 및 기타 극한 조건으로 인해 강도, 강성 및 내열성 및 기타 극한 조건이 필요합니다. 티타늄 기반 물질의 다른 특성. 티타늄 합금의 고성능을 달성하는 효과적인 방법 중 하나는 다차원 수 휘 스커 또는/입자 세라믹 보강 단계를 도입하고 정렬 된 공간 배열을 제어하는 ​​것입니다. 결과 재료는 티타늄 매트릭스 복합재 (TMC)로 알려져 있으며, 그 중에서도 IMI834, TI1100, BT36, TI60, TI600, TI65 및 기타 α 유형의 고온 티타늄 합금을 갖는 이러한 종류의 TMCS는 열- 열이라고도합니다. 저항성 TMC (HRTMC). TIB, TIC, TI5SI3 및 희토류 산화물 (예 : LA2O3)은 TMC에서 가장 일반적으로 사용되는 세라믹 강화 단계이며, 이는 일반적으로 티타늄 매트릭스와 B, TIB2, C, B4C, SI와 같은 반응물 사이의 현장 자율성에 의해 생성됩니다. 및 준비 과정 동안 Lab6. 유연한 구성 설계, 절묘한 분포, 구조적 최적화 및 다양한 변형 가공 제어를 통해 TMCS는 연성 티타늄 합금과 높은 강성 및 고강도 강화 몸 사이의 상승적 커플 링을 실현하여 더 높은 특정 강도, 특이 적 강성 및 더 나은 열과 마모를 보여줍니다. 저항. HRTMC의 사용 온도는 전통적인 티타늄 합금과 비교하여 50 ~ 200 ℃로 증가하며, 상당한 체중 감량을 달성하기 위해 550 ~ 800 ℃의 사용 환경에서 전통적인 초당을 부분적으로 대체 할 것으로 예상된다. HRTMCS는 항공 우주 및 기타 분야에서 광범위한 응용 프로그램 전망 및 개발 잠재력을 가지고 있으므로 널리 관련되어 있습니다.

온도가 600 ° 이상 상승함에 따라, 입자 경계 강도의 상당한 약화는 TMC의 내열성을 더욱 향상시키는 데 장애물 중 하나가되었다. 단일 규모의 강화는 입자 경계 강도를 향상시킬 수 있지만 실온에서 더 큰 비율을 유발할 것입니다. 다중 성분 및 다중 규모 강화는 소성 감소를 완화하면서 곡물 경계를 효과적으로 강화할 수 있습니다. 생물학적 구조 물질에서 미세 복합 구성에 대한 심층적 인 이해로 인해 금속 매트릭스 복합재의 강화 및 강화에 대한 "불균일"복합 구성의 영향에 더 많은 관심을 기울였습니다. 복합 구성은 TMC의 내열성의 잠재력을 더 탐구하기 위해 복합 설계의 자유도 및 상이한 구성 요소 간의 상승적 커플 링 효과를 발휘하는 데 더 도움이된다. 또한 세라믹 강화 단계의 도입은 TMC의 열 처리 성능을 감소시켜 TMC를 처리하기위한 전통적인 열 변형 기술이 이상적이지 않으므로 대규모 복잡한 구성 요소 및 질량 생산의 준비를 달성 할 수 없습니다. 등온성 위조, 정밀 주조 및 첨가제 제조와 같은 근처의 순 성형 기술로 형성된 구성 요소는 가공 될 필요가 없거나 소량의 가공 만 필요하지 않아 원료의 활용률을 향상시킬 수있을뿐만 아니라 형성을 해결할 수 있습니다. 복잡한 구성 요소의 문제로 인해 광범위한 응용 전망이 있고 관심을 끌 수 있습니다.

Micro-Nano 공동 작업 강화 및 복합 구성 설계와 같은 새로운 재료 설계 이론은 HRTMC의 포괄적 인 특성을 더욱 향상시키기위한 새로운 연구 아이디어를 제공합니다. 점점 더 성숙한 Near Net Forming 기술은 HRTMCS 구성 요소 형성의 어려운 문제를 효과적으로 해결하는 새로운 기술적 방법을 제공합니다. 이 논문에서 HRTMC의 연구 진행 및 응용 사례는 복합 구성 설계 및 준비의 측면에서 검토됩니다. 순 결성 기술 및 고온 기계적 특성 근처, 기존 문제, 주요 혁신적인 포인트 및 HRTMC의 향후 개발 방향. 제안.

수년간의 연구 끝에 TMC의 설계, 준비 및 처리에서 큰 진전이 이루어졌습니다. 강화 단계의 크기, 유형 및 분포 특성과 같은 구조적 매개 변수의 순서대로 조절을 통해 재료의 포괄적 인 특성이 개선되었으며 TMCS 준비 및 성분 형성의 주요 문제가 해결되었습니다. 그리고 그들은 일부 주요 분야에 적용되었습니다. 그것은 좋은 사회적, 경제적 이익을 얻었습니다. HRTMC의 포괄적 인 성능을 더욱 향상시키고 복합 재료를위한 고급 가공 기술 개발을 촉진하고 항공 우주, 석유, 화학 산업, 선박 및 기타 분야에서 재료의 응용 프로그램 탐색을 계속 확장하고 있습니다. 향후 4 방향.

(1) 대규모 TMCS 캐스팅 잉곳 또는 분말 야금 빌릿 준비, 파이프,로드, 플레이트 산업 생산. 대규모 구성 요소는 티타늄 매트릭스 복합 잉곳 또는 분말 야금 빌릿의 더 큰 사양을 준비해야합니다. 균일 한 조성물, 우수한 일관성, 결함 및 안정적인 품질의 캐스트 잉곳 및 파우더 금속 빌렛의 품질을 준비하는 방법은 크게 해결되어야하는 주요 문제입니다. -TMC의 스케일 응용. 이를 바탕으로 TMCS 튜브,로드 및 플레이트의 생산은 산업 장비를 사용하여 실현됩니다.

(2) 마이크로 나노 및 구성 커플 링. 입자 경계 강도는 고온에서 크게 감소합니다. 입자 경계 강화는 향후 HRTMC의 고온 성능을 더욱 향상시키는 열쇠입니다. HRTMC의 고온 성능은 마이크로/나노 강화 및 구성 강화에 의해 상당히 향상 될 수 있습니다. 따라서, 마이크로 및 나노 강화 및 구성 강화의 조합은 TMC의 고온 성능을 더욱 향상시킬 것으로 예상된다. 복합 재료에서 강화의 유형, 내용, 크기 및 공간 분포를 최적화함으로써, 다중 성분 및 다중 규모 강화의 다중 구조 분포가 실현되며, 이는 TMC의 내열성 병목 현상을 깨는 새로운 방법이된다.

(3) 근처의 순 성형 처리 기술을 개발합니다. 첨가제 제조, 정밀 주물 및 등온성 초 플라스틱 형성은 3 가지 종류의 Near Net Forming 기술이며, 이는 HRTMCS 복잡한 구성 요소 형성을 해결하는 데 중요한 획기적인 획기적인 것입니다. 첨가제 제조 측면에서, 복합 분말은 선천성 이점을 가지며, 생산 비용을 줄이고 공정주기를 단축하기위한 새로운 복합 파우더 단락 준비 경로의 개발은 HRTMCS 첨가제 기술의 개발을 촉진하는 데 도움이된다. 정밀 주조 측면에서, 매트릭스 합금 조성물 및 보강재의 유형 및 함량을 최적화하고 TMCS 정밀 주조 공정을 시뮬레이션하여 주조 결함을 줄이고 유동성을 향상 시키며 충전을 보장하기 위해 TMCS 정밀 주조 공정을 시뮬레이션해야합니다. 주물의 기계적 특성을 향상시킵니다. 등온 적 초소성 형성 측면에서, HRTMCS 초소성 형성 공정 및 메커니즘에 대한 심층적 인 연구를 계속하고, 미세한 규제를 달성하기 위해 수퍼 플라스틱 변형 메커니즘에 대한 다중 스케일 강화 및 그 구성 분포의 영향을 탐색해야합니다. 매트릭스 구조의 구조 및 강화의 구성 분포를 유지하고 대형 복잡한 구성 요소의 안정화 준비에서 이점을 더욱 발휘합니다.

(4) 포괄적 인 성능 데이터 및 관련 탐지 기술의 개발을 향상시킵니다. 실내 온도 강인성과 우수한 고온 강도 외에도 HRTMC는 크리프 특성, 골절 인성 및 피로 특성에 더 많은주의를 기울입니다. 이는 항공과 같은 극한 환경에서 TMC가 사용될 때 고려해야 할 주요 지표입니다. 복합 재료의 설계, 준비 및 처리를 최적화하기 위해 강화, 해당 구성 분포 및 변형 매개 변수의 효과를 고려해야합니다. 동시에, 티타늄 매트릭스 복합재의 탐지 및 비파괴 테스트와 같은 주요 문제를 해결해야하며, 이는 HRTMC의 적용을 가속화하는 데 상당한 중요성이 있습니다.