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年度国外军工材料技术重大发展动向 [复制链接]

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来源:空天防务观察

作者:胡燕萍,陈济桁,陈亚莉,*培生,刘代*

导读:*工材料是武器装备发展的物质基础,其技术发展既受装备的需求牵引,又遵循自身的科学发展规律。年,我们首次推出了“年度国外*工材料技术重大发展动向”(《空天防务观察》年1月9日刊登了该专栏文章,感兴趣的读者可点击题名直接访问),希望能够“抛砖引玉”,为广大科研工作者提供思路和参考,取得了良好的反响。年是材料技术快速发展的一年。一方面,传统材料依然进行着不断改进,支撑近、中期装备应用;另一方面,以量子材料、超材料、智能材料及其交叉学科为代表的新材料新技术发展迅速,不断推进着前沿材料创新。此外,人工智能、大数据、计算材料等技术手段引领材料呈现井喷式发展态势,将所有尺度、所有类型的材料纳入集成数据科学,产生深远影响。

年1月13日,中国航空工业发展研究中心在北京组织专家召开了年度国外*用材料重大动向评选会。与会专家成立了评选小组,本着重大性、先进性、前沿性、基础性、共用性五大原则,从高性能金属材料、先进复合材料、特种功能材料、电子信息功能材料、关键原材料等五大领域共45条发展动向中遴选出了以下10条重大发展动向,供决策机构、科研单位和广大读者参考。

一、帝人推出日本首个耐高温兼抗冲击的双马碳纤维预浸料

传统双马预浸料存在两方面难题:一是性能上,提升其耐高温性能,通常会以牺牲其抗冲击性能为代价;二是成形工艺上,双马树脂自身的流动性也会加大模塑成形的难度。针对以上问题,日本帝人公司于年3月推出全日本第一款首款兼具高耐热性和高耐冲击性的碳纤维增强双马树脂预浸料。该预浸料玻璃化转变温度达到℃,冲击后压缩强度(CAI)达到兆帕,特别适用于生产航空发动机部件。同时,这款新的预浸料产品的线热膨胀系数较小,能够同时在低温和高温环境下保持较高的尺寸稳定性。通过调整配方中的树脂粘稠度,对树脂在流经模具中预制件时的速度进行控制,帝人成功地缩短了双马预浸料的固化时间。

图1帝人耐℃高性能双马碳纤维预浸料(日本帝人公司图片)

二、美澳研究团队发现铜可强化3D打印钛合金零部件

增材制造的钛合金,通常会在3D打印冷却过程中形成柱状晶体,易造成变形或裂纹。与铝合金或其他常用金属不同,目前并没有已经商用的钛合金晶粒细化剂可供制造商用来有效地精细化微观结构,避免上述问题的发生。年12月,澳大利亚墨尔本皇家理工大学工程学院研究发现,3D打印钛铜合金不需要任何特殊过程控制或其他处理方式,就具有完全等轴的晶粒结构。这意味着晶粒在各个方向上均等地生长产生牢固的结合,具有这种微观结构的合金可以承受更高的外部作用力,在制造过程中出现裂纹或变形等缺陷的可能性要小得多。新型合金可以提高制造商的生产效率,并允许制造更加复杂的零部件,是解决钛合金3D打印工程化应用中材料组织结构不均匀问题的重要技术途径。

图2铜强化3D打印钛合金零部件(澳大利亚墨尔本皇家理工大学图片)

三、稀土材料的开发和回收成为美欧高度
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