《細晶Ti2AlNb基合金製備機理及其熱變形過程組織性能調控》是依託哈爾濱工業大學，由孫宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：細晶Ti2AlNb基合金製備機理及其熱變形過程組織性能調控
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫宇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Ti2AlNb基合金具有較高的高溫屈服強度、高斷裂韌性、高蠕變抗力、低熱膨脹係數等優點，成為當前國內外廣泛關注和迅速發展起來的新型輕質高溫結構材料。但採用傳統鑄造和鑄錠冶金方法製備該材料會導致組織粗大不均勻，力學性能不理想，不能直接用來成形零部件以及成形工藝複雜等問題的發生，阻礙了其實用化進程。因此，細化Ti2AlNb基合金晶粒尺寸對改善該材料的顯微組織及提高其力學性能具有重要意義。本項目採用機械球磨與熱壓固結相結合的方法製備具有高緻密度及細晶組織的粉末冶金Ti2AlNb基合金，並實現所製備材料熱加工過程組織性能調控。主要研究Ti2AlNb預合金粉末機械合金化過程中粉末結構、形貌及尺寸的演變機理，粉末體的緻密行為以及坯料在熱變形過程的顯微組織演變規律及其與力學性能關係等內容。本項目的實施將為高質量細晶Ti2AlNb基合金的製備及其熱加工性能的提高奠定理論基礎並提供技術支持。
結題摘要
Ti2AlNb基合金由於具有較高的高溫屈服強度、高斷裂韌性、高蠕變抗力、低熱膨脹係數、無磁性和阻燃性能好等優點，已成為目前國內外廣泛關注的新型輕質高溫結構材料。採用傳統鑄造和鑄錠冶金方法製備該材料會引起組織粗大不均勻，力學性能不理想，不能直接用來成形零部件以及成形工藝複雜等問題，使該材料的工程化套用受到了限制。本研究基於粉末成形工藝的研究進展與現狀分析，提出採用機械球磨與熱壓固結相結合的方法製備具有高緻密度的粉末冶金Ti2AlNb基合金。 本研究通過機械球磨技術，研究了球磨工藝參數對粉末冶金Ti2AlNb基合金粉末晶粒尺寸的影響規律，基於人工智慧技術建立了球磨工藝參數與粉末特徵參量的神經網路關係模型，確定了最佳的機械球磨工藝。採用真空熱壓燒結工藝，製備了細晶、高性能的粉末冶金Ti2AlNb基合金。基於有限元模擬數值模擬技術，揭示了不同熱壓燒結條件對粉末體坯料緻密度的影響。闡明了不同熱壓燒結溫度對粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金顯微組織、相組成及含量、力學性能等方面的影響。研究了熱壓燒結試樣中B2晶粒的熱穩定性，揭示了不同等溫熱處理參數下顯微組織的演變規律，建立了晶粒長大動力學模型。研究了該合金在高溫變形過程的流動應力特徵及其軟化行為，建立了塑性變形本構關係模型。基於功率耗散理論，構建了三維熱加工圖，分析了Ti-22Al-25Nb合金在不同熱加工區間內的熱加工性能，最佳化了熱加工工藝參數，並且採用二次開發技術，實現了熱成形過程中熱加工圖重要參數在坯料內部分布與演變規律的動態可視化表征。 通過本項目的研究，確立了一條以機械球磨與真空熱壓固結相結合的方法製備具有高緻密度、組織細小、成分均勻的粉末冶金Ti2AlNb基合金的實用化技術途徑，解決了相關基礎科學問題，突破了關鍵工藝技術難點，不僅為金屬間化合物材料的工程實際套用奠定了理論基礎，而且對推動此類材料向高端結構零件套用的發展具有重要意義
