《大體積小平面-小平面共晶合金鑄錠的凝固組織控制》是依託大連理工大學,由盧一平擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大體積小平面-小平面共晶合金鑄錠的凝固組織控制
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：盧一平
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
二元共晶合金根據其生長方式可分為三類：非小平面-非小平面共晶、非小平面-小平面共晶、小平面-小平面共晶。有關前兩類共晶的研究已較為充分，而小平面-小平面共晶，具有很多特殊的物理化學特性，可套用於很多工業領域。但在常規凝固條件下難以得到該類合金大尺寸組織規則的鑄錠，低的室溫脆性使其難以實現大規模工業化套用。為了發展小平面-小平面共晶材料，本項目通過添加微量元素，並利用電磁場技術實現大尺寸小平面-小平面共晶合金鑄錠的組織改性，闡明微量元素對小平面-小平面共晶合金形核和生長的作用規律，建立小平面-小平面共晶合金在電磁場作用條件下的形核和生長理論模型，揭示電磁場作用條件下微量元素對小平面-小平面共晶合金的細化機制，獲取小平面-小平面共晶合金最佳成分區間和凝固工藝參數範圍，為該類材料的工業化套用奠定理論基礎。
結題摘要
本課題按照研究計畫，主要通過施加外場以及添加多種元素如Ti、Zr、Cu、Co、Mo等方法對大體積脆性共晶合金鑄錠進行改性研究，取得了一些突破性進展，取得的主要進展如下： (1)添加Cu元素改性的CoSi-CoSi2共晶合金鑄錠， Cu元素絕大部分以單質的形式偏聚在晶界，沒有和其他元素生成金屬間化合物；改性後的合金鑄錠最大壓縮斷裂強度為1303MPa，強度提升了近一倍，合金壓縮塑性提升了50%；實現了強度和塑性的同步大幅度提升。 (2)添加Ti元素和Zr元素改性的Ni31Si12-Ni2Si和CoSi-CoSi2共晶合金鑄錠也表現了不同程度的強度和塑性的提升。 (3)施加的合適電磁場和通過改變凝固條件的方法都能顯著改善大體積小平面共晶合金的凝固組織，減小缺陷。施加合適電磁場後的Ni31Si12-Ni2Si共晶合金的壓縮斷裂強度提高了700Mpa，壓縮塑性提升了50%。 (4)多種元素如，Mo， V等改性的NiAl-FeCr多元共晶合金顯示了優異的力學性能，其中V元素改性後的NiAl-FeCr多元共晶合金鑄態時的壓縮強度超過3300Mpa。是公開報導的壓縮強度最高的多元共晶合金。研究結果發表在國際重要期刊Materials and Design，該論文發表後三個月內被大連理工大學以外的國內外單位下載490次，ELSEVIER出版社為此專門發來祝賀郵件。目前已經被國內外其他科研單位瀏覽下載近800餘次，ELSEVIER出版社再次專門發來賀信。 (5)以Co改性後的NiAl-FeCr多元鑄態共晶合金已經表現了優異的力學性能，常溫時真應變拉伸強度超過1Gpa，拉伸塑性超過22%，600度時超過800Mpa，700度時超過500Mpa。且能夠以低成本的普通鑄造方式製備出公斤級別的高強、耐高溫新型多元共晶合金，並申請了相關專利。此部分工作發表在Nature子刊Scientific Reports上。目前影響因子5.08，位列多學科期刊第五位。 本研究小組在國內外率先提出的“共晶高熵”合金設計思想，在豐富多元共晶合金理論體系、發展大體積共晶合金製備技術以及開發新型共晶合金的高溫套用潛能方面具有重要的科學意義和套用價值。
