耐热高强钛基复合资料有力支撑航空航天高端配备

  早在1961年，钱学森先生教学《星际飞行概论》课时就指出：“航天器每一个零件削减1克分量都是奉献，和谐分量是总设计师的第一个使命。”

  高比功能的新资料是轻量化的根底。以陶瓷颗粒作为增强相的钛基复合资料作为一种轻质、高强的复合资料，是完结航空航天高端配备轻量化、进步配备成效和兵器战术功能的要害战略资料之一。相较于传统高温合金，该资料在平等体积下可减重40%以上，每年节约燃料数百万吨，显示出巨大的经济效益与社会效益。

  进入新世纪以来，我国航空航天范畴开展迎来了新的时期，面对愈加严苛的资料功能需求，急需开发低成本、高功能、技能自主可控的空天高端配备用耐热高强钛基复合资料。

  上海交通大学空天高端配备用耐热高强钛基复合资料研讨团队悉心攻关，二十余年磨一剑，成功自主研发了新式耐热高强钛基复合资料，不只打破了世界技能封闭、完结要害核心技能自主可控，更为我国航空航天事业的开展供给了坚实的资料根底。它在高温环境下的安稳性和强度，使得我国的航空航天器可以在极点严苛的执役环境中安稳运转，为我国的航空航天高端配备开展供给了有力支撑。

  10月23日，2023年度上海市科学技能奖发布，由吕维洁等完结的“耐热高强钛基复合资料要害研发技能与使用”项目获上海市技能发明奖一等奖。

  研讨团队立异性提出钛熔体与反响剂原位自生有用增强体的学术思想和技能原型，阐明晰液态复合增强体晶体结构与形核成长规则，建立了原位自生增强体尺度和形状操控的理论和办法，处理了原位自生有用增强体形状操控难。此外，该资料经过复合化的技能提高传统钛合金的功能，扩展了其在航空航天范畴的使用场景规模，并能应对发动机和飞行器零部件面对的更高温度和冲击载荷的应战，来提高飞行器的功能和可靠性。

  针对单元增强钛基复合资料存在的强塑性匹配欠安等问题，研讨团队发现并阐明晰原位自生增强体与基向联系与构成机理，提出多元增强体有序散布与耦合强化办法，构建了晶须偏轴强化和多元耦合强化的力学模型，提醒了多元增强体耦合强化机制，以及尺度和形状对强度及模量提高的影响规则与机制，并创制出空天及国防用新一代轻质高强耐热600~800℃钛基复合资料，其室温文高温条件下的各项功能指标达到了国内领跑、世界抢先的水平。

  针对钛基复合资料杂乱构件难以加工成形的问题，研讨团队发现使用增强体诱发界面微区中的动态再结晶，构成细晶以协同塑性流变的规则，拟定了多相协同与精细成形一致判据，建立了动态再结晶诱发大塑性加工技能，处理了钛基复合资料可加工性操控要害技能难题，完结了杂乱构件的精细成形。

  空天高端配备用耐热高强钛基复合资料取得了重要的经济和社会效益，为空天和国防严重配备研发并使用了千余套钛基复合资料构件。

  相关研讨成果授权我国发明专利26项，拟定企业规范5项，宣布SCI论文100余篇；建立了国内抢先钛基复合资料企业，完结单锭吨级以上的钛基复合资料产业化制备与出产，打破世界上的技能封闭和禁运，为保护国家安全和高科技开展做出了重要奉献。