《泡沫鈦合金製備過程稀土摻雜機理及數值模擬》是依託重慶大學，由邱貴寶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：泡沫鈦合金製備過程稀土摻雜機理及數值模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邱貴寶
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多孔泡沫鈦及其合金融合了鈦合金與泡沫金屬的特性，能夠減輕材料的重量而不削弱其強度，具有廣闊的套用前景。本研究在多孔泡沫鈦製備工藝中結合稀土元素摻雜，以期實現多孔鈦合金泡沫壁細化晶粒、促進燒結、淨化雜質的目的，研究稀土摻雜的影響機理，從而進一步提高泡沫鈦的性能。採用X射線層析照相技術和三維圖像重構軟體是impleware，獲得真實微觀結構的三維圖像；並在此基礎上採用有限元數值模擬描述多孔材料的微觀結構特徵，並採用COMSOL多物理場耦合分析軟體對泡沫化過程中的溫度場、應力場、應變場進行數值模擬，對泡沫的形成演化進行精確模擬與仿真，並對泡沫材料的性能進行預測。通過對泡沫鈦及其合金的製備工藝參數和理論研究，得到工藝-組織-性能之間的精確關係，為工藝的可控性和再現性提供依據，研究成果可進一步豐富泡沫金屬製備的基礎理論。
結題摘要
造孔劑技術是一種通過脫除鈦粉中添加的臨時材料來進行造孔製備泡沫鈦的方法。該方法由於具有成本低、操作簡單和泡沫結構和性能可自由調控等優點，成為了製備泡沫鈦的常用方法。本項目系統研究了泡沫鈦製備過程中摻雜稀土釹鋁合金、稀土氧化物ER2O3、釩鐵合金、原位生成碳化鈦增強體等對泡沫鈦結構、微觀組織和力學性能的影響，結合實驗結果對泡沫鈦結構與性能採用COMSOL多物理場軟體進行了模擬；項目研究的重點是針對造孔劑法製備泡沫材料時泡沫結構和性能的不可控，對造孔劑技術製備泡沫鈦的結構和力學性能的預測進行了研究。分別考察了造孔劑的含量和粒度大小對孔隙率和力學性能的影響。初步探討了孔隙率和力學性能的重複性，討論了造孔劑脫除留下的巨觀大孔在燒結過程的體積變化，並建立了孔隙率與造孔劑含量之間的關係。結果表明，無論是改變造孔劑的含量還是粒度大小，孔隙率都小於造孔劑含量；孔隙率具有重複性而力學性能的重複性差；證明得到巨觀大孔在燒結過程發生體積收縮即它的體積變化是減小；證明得到孔隙率（P）與造孔劑含量（Sc）之間呈線性關係，即P=a*Sc+b。再結合經典的Gibson-Ashby模型方程，可建立起力學性能與造孔劑含量的數學關係。通過本項目的研究，實現了通過造孔劑含量來預測泡沫鈦的孔隙率和力學性能，有利於加快泡沫鈦的產業化進程。
