《網狀結構TiBw/TC4複合材料高溫塑性變形行為與機理》是依託哈爾濱工業大學，由黃陸軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：網狀結構TiBw/TC4複合材料高溫塑性變形行為與機理
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃陸軍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
增強相呈三維準連續網狀分布的TiB晶須增強TC4基(TiBw/TC4)複合材料表現出優異的綜合性能(室溫與高溫的強度與塑性)，並且調控網狀結構參數(局部與整體增強相含量、網狀尺寸)可以獲得不同性能特點(高強度、高塑性、高強韌性、高耐熱性)，具有較大的套用潛力。進一步採用高溫壓縮與超塑性拉伸的方法，研究不同網狀結構參數TiBw/TC4複合材料在不同變形方式(壓縮與拉伸)及不同變形條件(溫度、應變速率、變形量)下的應力-應變行為，建立其高溫壓縮與高溫拉伸本構方程及熱加工圖，藉助其增強相三維網狀分布特徵，闡明網狀結構參數、變形方式、變形條件對TiBw/TC4複合材料組織與性能演變的影響規律，全面揭示其塑性變形機理，並最佳化其高溫壓縮與超塑性拉伸最佳變形條件。為不同網狀結構參數TiBw/TC4複合材料塑性變形加工與超塑性成形建立理論與實驗基礎，為其在航空航天上廣泛套用提供可靠的理論支撐和技術保障。
結題摘要
網狀結構鈦基複合材料具有優異的綜合性能，並且調控網狀結構參數可以獲得不同性能特點，具有廣泛的套用前景。為了滿足航天航空對輕質耐熱高強韌網狀結構鈦基複合材料及其成形技術的迫切需求，本項目以網狀結構TiBw/TC4複合材料為例，採用高溫壓縮與超塑性拉伸的方法，研究了其變形行為與機理。採用不同尺寸的TC4球形粉與不同比例的TiB2細粉為原料，成功製備出不同網狀結構參數的TiBw/TC4複合材料。通過對不同網狀結構參數TiBw/TC4複合材料進行高溫壓縮變形試驗，揭示了網狀結構參數與變形條件對其應力-應變行為的影響規律，並建立了TiBw/TC4複合材料的高溫壓縮熱變形本構方程。建立了不同網狀結構參數TiBw/TC4複合材料在不同應變數及應變速率下的高溫壓縮熱加工圖，並將熱變形工藝同變形後組織相對應，實現了對材料熱變形性能及變形後組織的可預測、可調控。使用顯微硬度計對不同溫度及變形速率下熱壓縮變形後的TiBw/TC4複合材料硬度進行了測試以預測熱變形試樣性能。在最佳化的工藝參數下製備了大尺寸等溫鍛造TiBw/TC4複合材料，並對材料各部位的力學性能進行了測試，闡明了變形條件對其組織與性能的影響規律。對TiBw/TC4複合材料在900℃~1000℃溫度範圍內，0.0005~0.01s-1應變速率範圍內進行了高溫超塑性拉伸試驗，並觀察了超塑性變形後試樣組織，闡明了TiBw/TC4複合材料的超塑性變形行為、變形機制與組織演變規律。建立了網狀結構鈦基複合材料熱變形與熱處理改性新方法，實現了組織與性能進一步調控，滿足了航天航空飛行器減重提速的迫切需求，研製出的某新型飛彈發動機鈦基複合材料氣動格柵(Φ580mm)，已成功通過了地面例試。發表學術論文37篇，其中SCI收錄34篇，單篇最高影響因子23.75；在Springer與國防工業出版社出版專著2部，參編專著2部；已授權國家發明專利10項。培養博士研究生6名，已畢業2名；培養碩士生8名均已畢業。
