《基於多尺度的Micro-FAST緻密化進程中顆粒界面的演變機制研究》是依託四川大學，由楊屹擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於多尺度的Micro-FAST緻密化進程中顆粒界面的演變機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊屹
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
粉末冶金、噴塗等成形過程中，當體系從非連續體向連續體轉變時，顆粒間界面的連線或結合是其緻密化過程的關鍵環節，直接決定了成形質量；同時顆粒的表面狀態又將對顆粒間界面的演變過程產生直接影響，這是非連續體向連續體轉變的共性科學問題——界面演變機制和顆粒表面狀態轉化機制。本項目以多物理場活化燒結微成形技術（簡稱Micro-FAST）為依託，將針對複雜的多場耦合能量條件與短時間的緻密化進程中界面演變所涉及的顆粒表面氧化層清除機理、界面快速演變機理及物態轉變對界面演變的作用機制，以科學實驗與模擬計算相結合的研究方法，對微觀下的原子運動、介觀下的晶界演變及巨觀下的物性參數進行獨立而又統一的研究，建立多場（電場、熱場、力場）耦合作用下顆粒界面演變的多尺度物理模型，形成顆粒界面快速演變的多尺度理論體系，推動微型零件成形技術的發展，為非連續體向連續體轉變的機理研究提供可靠的理論依據。
結題摘要
粉末冶金、噴塗等成形過程中，當粉末體系從非連續體向連續體轉變時，顆粒界面的連線或結合是其緻密化過程的關鍵環節，直接決定了零件的成形質量；同時顆粒的表面狀態又將對顆粒間界面的演變過程產生直接影響。本項目基於多物理場活化燒結微成形技術（簡稱Micro-FAST），針對複雜的多場耦合能量條件與短時間的緻密化進程中界面演變所涉及的顆粒表面氧化層清除機理、界面快速演變機理進行研究。採用多尺度表征的手段，從巨觀、介觀以及微觀尺度對金屬粉末顆粒快速緻密化過程中所涉及的顆粒變形、顆粒界面融合機制進行系統的研究。特別地，對粉末成形過程中顆粒表面氧化層的清除機制及氧化層存在對零件性能的影響進行了深入探究，為相關的金屬粉末由非連續體向連續體轉變的工藝過程提供基礎的理論支撐。本項目取得的具體研究結果如下：（1）研究了燒結過程中顆粒的變形行為和顆粒界面的演化過程，建立了粉末體系緻密化過程的幾何模型。在燒結的過程中粉末顆粒的塑性變形是體系實現快速緻密化過程中的一個非常重要的條件和特徵。通過多尺度表征研究發現，在燒結的過程中有大量的孿晶生成，這充分說明在Micro-FAST成形過程中孿晶的生成是顆粒發生塑性變形的主導機制。（2） 深入研究了多物理場耦合作用下金屬顆粒表面氧化層的清潔機制，建立了相應的物理模型；同時，結合第一性原理計算了金屬基體與其本徵氧化物界面性能，從原子尺度進一步揭示氧化物的存在對燒結界面性能的影響。通過對燒結試樣的多尺度表徵發現，原表面存在氧化層的顆粒在燒結後形成了兩種界面。一種是顆粒間形成了乾淨的晶界；而另一種是顆粒間間接結合的部分仍有氧化物的存在。這一研究說明，在燒結的過程顆粒表面氧化層的遷移是一個動態的過程，由顆粒間的結合處逐漸向顆粒的孔隙間遷移。在燒結後期，未分解的氧化層卻降低了燒結體的緻密度。
