《含納米糰簇的鐵素體合金高溫強化與斷裂機理研究》是依託湖南大學，由方棋洪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含納米糰簇的鐵素體合金高溫強化與斷裂機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方棋洪
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
納米糰簇強化的鐵素體合金是用於製造聚變堆第一壁很有希望的候選材料。本項目以Y-Ti-O納米糰簇強化的細晶鐵素體合金為研究對象，利用現代檢測、分析設備和技術，對納米糰簇的分布、形貌、尺寸、界面微結構等參數進行表征。採用計算與實驗測試相結合的方法，研究微結構（納米糰簇、超微孔隙、晶界等）參數以及溫度與材料高溫屈服強度的定量關聯；揭示納米糰簇強化鐵素體合金高溫蠕變門檻應力的來源；建立鐵素體合金Y-Ti-O納米糰簇特徵與材料高溫力學性能關係的本構方程和物理模型，獲得納米糰簇高溫強化新機制。研究不同應力條件下微觀缺陷（微裂紋、孔隙等）高溫形核的主要位置和導致材料失效的模式以及納米糰簇特徵與晶粒尺寸對其的影響規律；揭示高溫下微裂紋和孔隙形核與擴展的微觀機制。在上述研究基礎上，建立預測鐵素體合金微結構尺寸與溫度依賴的斷裂韌性的解析預測模型。為理解納米結構鐵素體合金高溫蠕變行為和斷裂破壞機制提供科學依據。
結題摘要
納米氧化物彌散強化鐵素體合金中含有大量的納米Y-Ti-O 粒子，可以作為輻射缺陷的吸收阱和強烈地釘扎位錯提高蠕變性能等作用。因此，建立定量模型研究位錯與不同尺度微結構的高溫互動作用及其對材料高溫強度的影響規律是理解該類材料高溫蠕變行為與最佳化合金設計的有效途徑。本項目利用現代檢測、分析設備和技術，對細晶鐵素體合金的納米糰簇分布、形貌、尺寸、界面微結構等參數進行表征。採用計算與實驗測試相結合的方法，研究微結構（納米糰簇、超微孔隙、晶界等）參數以及溫度與材料高溫屈服強度的定量關聯；建立鐵素體合金Y-Ti-O納米糰簇特徵與材料高溫力學性能關係的本構方程和物理模型。研究不同應力條件下微觀缺陷（微裂紋、孔隙等）高溫形核的主要位置和導致材料失效的模式以及納米糰簇特徵與晶粒尺寸對其的影響規律；揭示高溫下微裂紋和孔隙形核與擴展的微觀機制。在上述研究基礎上，建立預測鐵素體合金微結構尺寸與溫度依賴的斷裂韌性的解析預測模型。主要成果為，1、研究了納米析出強化鐵基合金的高溫蠕變性能。揭示了無窮遠外載、溫度、納米析出尺寸、滑移平面高度和界面效應等對納米析出強化鐵基合金的蠕變率的影響機制。2、研究了鐵基合金中I型裂紋尖端附近的特殊扭轉變形與晶粒尺寸對材料斷裂韌性的綜合影響。分析表明，特殊扭轉變形和裂紋尖端的位錯可以使納米晶體材料的有效斷裂韌性增加數倍。同時，材料的斷裂韌性依賴於晶粒尺寸，且存在一個理想晶粒尺寸使得材料的斷裂韌性最佳。上述研究成果為理解納米結構鐵素體合金高溫蠕變行為和斷裂破壞機制提供了科學依據。
