Das Institut hat biomimetische Materialien auf Magnesiumbasis mit hoher Dämpfung, hoher Energieabsorption und Formgedächtnis entwickelt

Neben der hohen spezifischen Festigkeit, spezifischen Steifigkeit, hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und elektromagnetischen Abschirmungseigenschaften ist die Dämpfungsleistung von Magnesium erheblich besser als bei den meisten technischen Metallmaterialien und sogar mit einigen gängigen Polymermaterialien vergleichbar, aber die Festigkeit und Wärmebeständigkeit ist erheblich höher als bei Polymer Materialien, also in Bezug auf Stoßdämpfung, Energieabsorption, Geräuschreduzierung und andere Aspekte herausragender Vorteile. Die Festigkeit, Steifheit, Plastizität und Bruchzähigkeit von Magnesium und seinen Legierungen sind immer noch geringer als die von Stahl- und Aluminiumlegierungen. Wie allen bekannt ist, Die Festigkeit und Dämpfungsleistung von Metallmaterialien zeigen eine widersprüchliche umgekehrte Beziehung. Einerseits kann die Festigkeit durch die Einschränkung der Versetzungsbewegung verbessert werden; Andererseits erfordert die Dämpfung, dass die Versetzung leicht zu bewegen ist und das Feststecken beseitigt wird, was dazu führt, dass auf Kosten der Dämpfungsleistung auf klassische Materialverstärkungsmittel zurückgegriffen wird. Wie Magnesium und Magnesiumlegierungen gehärtet werden können, ohne die Dichte wesentlich zu erhöhen Die Verringerung der Dämpfungseigenschaft ist zu einer zentralen wissenschaftlichen Herausforderung geworden.

Im Vergleich zu künstlichen Materialien sind die makroskopischen mechanischen Eigenschaften natürlicher Biomaterialien normalerweise viel besser als die einfache Addition ihrer grundlegenden Struktureinheiten. Wie Schale, Skelett usw. weisen auf Mikroebene eine dreidimensionale durchdringende Struktur auf, und jede Komponentenphase bleibt erhalten verbunden und durchsetzt, wodurch die komplementären Vorteile jeder Komponentenphase in Bezug auf Leistung und Funktion sowie die synchrone Verstärkung und Härtung von Materialien realisiert werden. Das Verständnis der magischen \"Struktur-Leistungs-Beziehung\" der Natur bietet eine einzigartige Denkweise für die Design neuer Materialien mit hervorragender Gesamtleistung.

Für Bereiche wie Luft- und Raumfahrt, Präzisionsinstrumente, kürzlich für die Leistungsanforderungen von Materialdämpfung, Energieabsorption, Ermüdung und Bruch des Instituts für Metallwerkstoffe der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Liu Zenggan, Zhang Zhefeng, Titanlegierungsforschung Li Shujun, Mary und so weiter mit den Vereinigten Staaten, China Akademie für Ingenieurphysik an der Universität von Kalifornien, Berkeley, natürliches biologisches Material als Referenz für das Konzept der dreidimensionalen interpenetrierenden Mikrostruktur, Magnesiumschmelzimprägnierung, um Materialien aus Nickel-Titan-Legierungsrahmen hinzuzufügen, die in ein Leichtgewicht, hohe Festigkeit, hohe Dämpfung und hohe Energieabsorption von biomimetischen Magnesium-Nickel-Titan-Verbundwerkstoffen.

Mikroskopische dreidimensionale interpenetrierende biomimetische Strukturen realisieren nicht nur die Komplementarität und Kombination der Ni-Ti-verstärkten Phase und der Magnesiummatrix im Hinblick auf Leistungsvorteile, sondern geben auch das Materialformgedächtnis und die Selbstreparaturfunktionen Die zusammengesetzten Phasen im dreidimensionalen Raum tragen dazu bei, die Spannungsübertragung zwischen den beiden Phasen zu fördern, die Spannungskonzentration zu schwächen, die Verformung der beiden Phasen besser zu koordinieren und den Verstärkungseffekt der niti-verstärkten Phase besser zu spielen. Die Festigkeit des biomimetischen Verbundmaterials ist signifikant höher als die der einfachen Überlagerung basierend auf dem Mischungsgesetz. Zweitens beruhen die Matrix und die verstärkte Phase in biomimetischen Verbundmaterialien nicht nur auf der metallurgischen Kombination der Grenzfläche, sondern existieren auch eine dreidimensionale Durchdringung mechanische Verriegelung, die das vorzeitige Versagen durch Grenzflächenrisse und eine gute Schädigungstoleranz des Materials wirksam vermeidet. Drittens behält das Eindringen von Komponentenphasen in den biomimetischen Verbundstoff im dreidimensionalen Raum nicht nur die Dämpfungseigenschaft der Magnesiummatrix vollständig bei, sondern auch führt auch neue Dämpfungsmechanismen wie Mikroausbeute und Mikroriss in die schwache Grenzfläche zwischen den beiden Phasen ein, um die Dämpfungseigenschaft weiter zu verbessern. Zusätzlich wird in einem bestimmten Temperaturbereich (> 150 ° C) das mit Nickel-Titan verstärkte Gerüst des Formgedächtnisses Effekt und die Kopplungseffekte auf das Kriechverhalten von Magnesiummatrix und Nickel t Die Itanium-Antwortspannung ist weitaus höher als die der Matrix-Kriechspannung, so dass, wenn die Verformungsschädigung von biomimetischen Verbundwerkstoffen durch herkömmliche Wärmebehandlung zur Wiederherstellung ihrer ursprünglichen Form und Intensität, zum Formgedächtnis, die Wirkung der Selbstheilungsfunktion besitzt, und kann Hin- und Herbewegung verwenden.

Durch mehrere Mechanismen, die jeweils die Festigkeit und die Dämpfungseigenschaften verbessern, durchbrach ein neuer Typ von bionischen Verbundwerkstoffen die gegenseitigen Restriktionsbeziehungen zwischen den beiden, realisierte die Festigkeit der Magnesiumlegierung, Dämpfung und Energieabsorptionseffizienz gute Kombination einer Vielzahl von Leistung, umfassend Die Leistung ist besser als bei den derzeit bekannten technischen Materialien. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Präzisionsinstrumenten, Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen des neuartigen Dämpfungs-Stoßdämpfungsmaterials steigt.