《層狀鋁合金複合鑄坯連續鑄造的基礎研究》是依託大連理工大學,由李廷舉擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：層狀鋁合金複合鑄坯連續鑄造的基礎研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李廷舉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
層狀複合材料具有高強度、高硬度、高剛度和低的密度以及較好的斷裂韌性，已成為航空航天、防護裝甲等最有套用潛力的輕質高性能複合材料之一。.本項目提出向同一結晶器內同時注入鋁合金液和碳化硼與鋁粉的混合體，通過插入半固態形核擋板，將二者在結晶器上部隔離，並在結晶器下部使鋁合金液與碳化硼混合體熔合在一起，連續得到內外層材質和性能不同的層狀鋁合金複合鑄坯。通過研究碳化硼混合體與鋁合金液的潤濕性、連鑄過程中金屬熔體與結晶器、金屬熔體與碳化硼混合體之間的傳熱、傳質規律，把握復層鑄坯界面結構的形成與演化規律，建立相對應的數學、物理模型。研究碳化硼混合體的固化與流變過程的熱力學和動力學機制，探索工藝參數、碳化硼顆粒尺寸和體積分數對復層鑄坯力學、物理性能的影響，研究出具有自主智慧財產權的連續鑄造鋁合金-碳化硼混合體-鋁合金多層複合鑄坯新方法。為我國近空間飛行器以及軍事工業裝備的製造提供優質、低價的輕質復層材料
結題摘要
碳化硼是一種理想的增強相材料，它具有重量輕、高強度、熔點高、熱脹係數低、高溫力學性能優異、良好的中子吸收能力、二次放射污染少等諸多特點，碳化硼增強鋁基複合材料被認為是世界各國爭奪高技術優勢的熱點材料之一。在未來極有可能在航天航空、軍事裝備、核電材料等多個重要領域得到廣泛套用。本項目經過幾年研究，取得以下結果： 1、自行設計了一套垂直半連續鑄造設備及半連鑄-熱軋工藝，可通過半連續鑄造方法製備大尺寸層狀碳化硼增強鋁基複合材料，中間層碳化硼顆粒含量高達40%，碳化硼與鋁基體之間、中間層與邊界層之間的具有良好的結合，界面處無缺陷，界面平直完整，力學性能優異。該方法工藝簡單，成本低，生產效率高。 2、自行設計軋制工藝，將壓力加工的工作溫度降低至450℃。大大降低了軋制工藝的能耗，縮短了軋制工藝流程，提高生產效率。 3、通過真空座滴法研究碳化硼和鋁合金的潤濕性問題。發現鋁合金與Al/B4C金屬陶瓷複合材料潤濕行為的驅動力為表面張力及毛細作用力，並深入研究了B4C顆粒質量分數、分布、表面粗糙度、合金化元素、接觸時間等對二者潤濕性的影響，為鑄造法製備高含量碳化硼的鋁基複合材料提供了重要的理論依據。 4、根據不同的套用要求，設計了不同碳化硼含量、粒徑、不同層結構的層狀複合材料。例如Al/Al-40wt.%B4C/Al層狀複合材料板材（B4C的粒徑50-75μm）因碳化硼擁有優異的熱中子吸收性能，可套用在核工業乏燃料的儲運中；Al/7075-40wt.%B4C/Al層狀複合材料板材、7075/7075-40wt.%B4C/7075層狀複合材料板材（B4C的粒徑1-3mm，前板和背板材料具有厚度差）可作為輕型軍用裝備披掛裝甲。
