إعداد ومعالجة وتطبيق مركبات مصفوفة التيتانيوم المقاومة للتآكل

تتمتع سبائك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم والمعروفة باسم "المعدن الحديث" و "المعدن الفضائي" ، بخصائص منخفضة الكثافة ، وقوة محددة عالية ، ومقاومة للتآكل ، والخصائص الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية الممتازة ، وقد تم استخدامها على نطاق أوسع في مجال الفضاء ، الصناعة الكيميائية ، الهندسة البحرية ، الطب الحيوي وغيرها من الحقول. لقد حققت سبائك التيتانيوم العديد من الاختراقات خلال عقود من التنمية. لقد حسنت طريقة صناعة السبائك بشكل كبير من أداء مخفوط سبيكة التيتانيوم ، وقد تمت زيادة درجة حرارة الخدمة من 350 ℃ إلى 600 ℃ ، لكنها لم تتمكن من اختراق عنق الزجاجة البالغ 600 ℃ في السنوات الثلاثين الماضية. مع التطور السريع لتيتانيوم في صناعة الطيران ، تحتاج الطائرات عالية السرعة إلى العمل في درجة حرارة عالية للغاية ، وارتفاع الإجهاد ، وارتداء قوي وغيرها من الظروف القاسية ، مما يضع متطلبات أكثر صرامة على القوة والتصلب ومقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة خصائص أخرى من المواد القائمة على التيتانيوم. تتمثل إحدى الطرق الفعالة لتحقيق أداء عالي من سبائك التيتانيوم في تقديم مرحلة تعزيز السيراميك متعددة الأبعاد أو/الجسيمات والتحكم في الترتيب المكاني المرتبة. تُعرف المواد الناتجة باسم مركبات مصفوفة التيتانيوم (TMCs) ، من بينها ، هذا النوع من TMCs مع IMI834 و TI1100 و BT36 و TI60 و TI600 و TI65 وغيرها TMCs المقاومة (HRTMCs). TIB ، TIC ، TI5SI3 وأكاسيد الأرض النادرة (مثل LA2O3) هي المراحل الأكثر استخدامًا للسيراميك في TMCs ، والتي عادة ما يتم إنشاؤها بواسطة التوليد الذاتي في الموقع بين مصفوفة التيتانيوم والمتفاعلات مثل B و TiB2 و C و B4C و SI و LAB6 أثناء عملية التحضير. عن طريق تصميم التكوين المرن ، والتوزيع الرائع ، والتحسين الهيكلي والتحكم في تشوهات التشوهات المختلفة ، يمكن أن تدرك TMCs الاقتران التآزري بين سبائك التيتانيوم الدكتايل والتصلب العالي وأجسام تعزيز القوة العالية ، مما يدل على قوة محددة أعلى وتصلب محدد وزيادة وارتداء أفضل مقاومة. يتم زيادة درجة حرارة استخدام HRTMCs بمقدار 50 ~ 200 ℃ مقارنة مع سبيكة التيتانيوم التقليدية ، ومن المتوقع أن تحل محل الجدار الفائق التقليدي جزئيًا في بيئة استخدام 550 ~ 800 ℃ ، وذلك لتحقيق فقدان كبير للوزن. لدى HRTMCS احتمال تطبيق واسع وإمكانات التطوير في مجال الفضاء والمجالات الأخرى ، لذلك كان من القلق على نطاق واسع.

مع ارتفاع درجة الحرارة التي تتجاوز 600 ℃ ، أصبح الضعف الكبير لقوة حدود الحبوب أحد العقبات اللازمة لزيادة تحسين مقاومة الحرارة لـ TMCs. على الرغم من أن التعزيز على نطاق واحد يمكن أن يحسن قوة حدود الحبوب ، فإنه سيؤدي إلى مزيد من الهشاشة في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن يعزز التعزيز متعدد المكونات والمتعدد الحجم حدود الحبوب بشكل فعال مع تخفيف انخفاض اللدونة. مع الفهم الأكثر تعمقا للتكوينات المركبة الدقيقة في المواد الهيكلية البيولوجية ، تم إيلاء المزيد من الاهتمام لتأثير التكوينات المركبة "غير الموحدة" على تعزيز وتشديد مركبات المصفوفة المعدنية. التكوين المركب أكثر مواتية لممارسة درجة حرية التصميم المركب وتأثير الاقتران التآزري بين المكونات المختلفة ، وذلك لاستكشاف إمكانات مقاومة الحرارة لـ TMCs. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إدخال مرحلة تعزيز السيراميك يقلل من أداء المعالجة الحرارية لـ TMCs ، وبالتالي فإن تقنية التشوه الحرارية التقليدية لمعالجة TMCs ، ولا يمكن أن تحقق استقرار العائد واستقرار المنتج ، ولا يمكن أن تحقق تحضير المكونات المعقدة الكبيرة والإنتاج الضخم. لا تحتاج المكونات التي تشكلها تقنية تشكيل NET القريبة مثل التزوير الحراري ، والصب الدقيق والتصنيع المضافة إلى معالجتها أو تحتاج فقط إلى كمية صغيرة من المعالجة ، والتي لا يمكنها فقط تحسين معدل استخدام المواد الخام ، ولكن أيضًا حل التشكيل مشاكل المكونات المعقدة ، بحيث يكون لديهم آفاق تطبيق واسعة وجذب الانتباه.

توفر نظريات تصميم المواد الجديدة مثل Micro-Nano التعاون التعاونية وتصميم التكوين المركب أفكارًا بحثية جديدة لمواصلة تحسين الخصائص الشاملة لـ HRTMCs. توفر تقنية تكوين التكوين الأكثر نضجًا أكثر وأكثر نضجًا طريقة فنية جديدة لحل المشكلة الصعبة المتمثلة في تكوين مكون HRTMCS. في هذه الورقة ، تتم مراجعة تقدم البحث وأمثلة التطبيق من HRTMCs من جوانب تصميم التكوين المركب وإعداده ، بالقرب من تقنية المعالجة في تشكيل صافي وخصائص ميكانيكية عالية درجة الحرارة ، والمشاكل الحالية ، نقاط الاختراق الرئيسية واتجاه التطوير المستقبلي للـ HRTMCs مقترح.

بعد سنوات من البحث ، تم إحراز تقدم كبير في تصميم وإعداد ومعالجة TMCs. من خلال التنظيم المنظم للمعلمات الهيكلية مثل حجم ونوع وتوزيع خصائص مرحلة التعزيز وهيكل المصفوفة ، تم تحسين الخصائص الشاملة للمواد ، وتم حل المشكلات الرئيسية لإعداد TMCs وتكوين المكون ، ، وقد تم تطبيقها في بعض الحقول الرئيسية. لقد أنتجت فوائد اجتماعية واقتصادية جيدة. من أجل زيادة تحسين الأداء الشامل لـ HRTMCs ، وتعزيز تطوير تكنولوجيا المعالجة المتقدمة للمواد المركبة ، والاستمرار في توسيع نطاق استكشاف تطبيق المواد في الفضاء ، يمكن تنفيذ العمل من البترول والصناعة الكيميائية والسفن وغيرها من المجالات الاتجاهات الأربعة التالية في المستقبل.

(1) تحضير TMCs على نطاق واسع أو إعداد البليت المعدني للمسحوق ، والأنابيب ، والقضيب ، والإنتاج الصناعي للوحة. تحتاج المكونات على نطاق واسع إلى تحضير مواصفات أكبر من مركبة المصفوفة المصفوفة التيتانيوم أو بليت المعادن للمسحوق ، وكيفية تحضير تكوين موحد ، واتساق جيد ، وعدم وجود عيوب وجودة مستقرة من البريع المصبوب وبطنة المعادن هي المشكلة الرئيسية التي يجب حلها في الحجم الكبير -تطبيق TMCs. على هذا الأساس ، يتم تحقيق إنتاج أنابيب TMCS والقضبان واللوحات باستخدام المعدات الصناعية.

(2) Micro-Nano و Configuration اقتران. تقل قوة حدود الحبوب بشكل كبير في درجة حرارة عالية. تعزيز حدود الحبوب هو المفتاح لزيادة تحسين أداء درجات الحرارة العالية لـ HRTMCs في المستقبل. يمكن تحسين أداء درجة الحرارة العالية لـ HRTMCs بشكل كبير عن طريق تعزيز Micro/Nano وتعزيز التكوين. لذلك ، من المتوقع أن يزداد مزيج من تعزيز Micro و NANO وتعزيز التكوين من تحسين أداء درجة الحرارة العالية لـ TMCs. من خلال تحسين النوع والمحتوى والحجم والتوزيع المكاني للتعزيز في المواد المركبة ، يتم تحقيق التوزيع متعدد البنية من التعزيز متعدد المكونات والمتعدد على نطاق ، والذي يصبح وسيلة جديدة لكسر عنق الزجاجة لمقاومة الحرارة من TMCs.

(3) تطوير متقدمة بالقرب من تقنية المعالجة الشبكة. التصنيع الإضافي ، والصب الدقيق ، والتشكيل الفائق المتساوي ، هي ثلاثة أنواع من تقنية التكوين القريبة من الشبكة ، والتي تعتبر اختراقًا مهمًا لحل تكوين مكون HRTMCS المعقد. فيما يتعلق بالتصنيع الإضافي ، يتمتع المسحوق المركب بميزة خلقية ، وتطوير مسار تحضير قصير للمسحوق القصيرة للمسحوق المركب لتقليل تكاليف الإنتاج وتقصير دورة العملية مفيد لتعزيز تطوير تقنية مضافة HRTMCS. من حيث الصب الدقيق ، من الضروري تحسين تكوين سبيكة المصفوفة ونوع ومحتوى التعزيز ، ومحاكاة عملية صب دقة TMCS لتحسين نموذج الصب والعملية ، وذلك لتقليل عيوب الصب ، وتحسين الثبات وملء ملء وتحسين الخصائص الميكانيكية من المسبوكات. فيما يتعلق بتشكيل اللوحات الفائقة المتساوي ، من الضروري الاستمرار في البحث المتعمق حول عملية تشكيل وآلية تشكيل HRTMCS Superplastic ، واستكشاف تأثير تعزيز متعدد النطاق وتوزيع التكوين على آلية التشوه الفائقة ، وذلك لتحقيق تنظيم دقيق. من بنية المصفوفة والحفاظ على توزيع تكوين التعزيز ، ومزيد من مزاياه في إعداد التثبيت للمكونات المعقدة كبيرة الحجم.

(4) تحسين تطوير بيانات الأداء الشاملة وتقنيات الكشف ذات الصلة. بالإضافة إلى صلابة درجة حرارة الغرفة الجيدة وقوة درجة الحرارة العالية الممتازة ، فإن HRTMCs تولي أيضًا المزيد من الاهتمام لخصائص الزحف ، ومتانة الكسر وخصائص التعب ، والتي هي مؤشرات رئيسية يجب مراعاتها عند استخدام TMCs في البيئات القاسية مثل الطيران. يجب النظر في تأثيرات التعزيز وتوزيع التكوين المقابل ومعلمات التشوه على الخصائص الشاملة لتحسين تصميم المواد المركبة وإعدادها ومعالجتها. في الوقت نفسه ، من الضروري حل المشكلات الرئيسية مثل اكتشاف مركبات مصفوفة التيتانيوم والاختبار غير المدمر ، والتي لها أهمية كبيرة لتسريع تطبيق HRTMCs.