《網狀結構TiBw/Ti60複合材料的高溫塑性變形與強化和氧化機理》是依託哈爾濱工業大學，由耿林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：網狀結構TiBw/Ti60複合材料的高溫塑性變形與強化和氧化機理
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：耿林
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以TiB2顆粒和Ti60耐熱鈦合金顆粒為原料，以TiB2顆粒與基體Ti發生化學反應生成TiB晶須增強相為原理，以具有自主智慧財產權的低能球磨和真空反應熱壓燒結技術為方法，製備TiB晶須呈網狀分布的Ti60高溫鈦合金基複合材料。採用高溫壓縮變形方法研究複合材料在不同變形溫度和應變速率下的應力-應變特性與組織性能演化規律，提出本構方程和熱加工圖，揭示變形機制。研究熱擠壓和熱軋制變形對複合材料組織性能的影響規律和機制，最佳化熱成形工藝參數。研究熱處理對複合材料組織與性能影響規律，最佳化熱處理工藝參數。測試複合材料的高溫拉伸、高溫蠕變和高溫抗氧化性能，揭示高溫強化與高溫氧化機理，闡明網狀分布的TiB晶須在複合材料高溫特性中的作用機制。該複合材料的耐熱性接近TiAl金屬間化合物，同時有良好的塑性成形能力。本項目將為航天航空對可在700-800℃使用的輕質、高強、耐熱結構材料的需求提供理論支撐和技術保障。
結題摘要
針對航天航空領域對可以在600~800℃使用的輕質、高強、耐熱結構材料的迫切需求，製備一種TiB晶須呈空間網狀分布的Ti60基複合材料，研究複合材料的熱壓縮、熱擠壓、熱軋制和熱處理相關的理論基礎和技術問題，探索複合材料高溫強化和高溫抗氧化機制，最終實現具有優異室溫塑性和高溫特性的鈦基複合材料及其構件的製備與成形技術。基於前期網狀結構鈦基複合材料製備及其體系設計經驗，採用粒徑為110μm的Ti60鈦合金粉末與細小TiB2粉為原料，針對Ti60基體合金特點最佳化了低能球磨工藝與反應熱壓燒結工藝，成功製備出成功製備了增強體體積分數為0%，1.7%，3.4%，5.1% TiBw/Ti60複合材料。針對燒結態TiBw/Ti60複合材料組織特點，通過高溫固溶空冷熱處理手段，使得複合材料的室溫塑性和強度得到同時提高，進一步最佳化這種複合材料的力學性能。通過對TiBw/Ti60複合材料進行高溫壓縮試驗，結合變形組織分析，揭示了網狀結構TiBw/Ti60複合材料在兩相區和β單相區高溫變形機制。基於複合材料高溫壓縮應力應變行為，採用由Sellars和Tegart提出的雙曲正弦本構模型來模擬網狀結構TiBw/Ti60複合材料的流變應力階段，建立不同溫度區間的本構方程，並根據流變應力數據計算複合材料的變形激活能。結合複合材料高溫壓縮變形構造的熱加工圖，對燒結態TiBw/Ti60複合材料進行熱擠壓變形，揭示了熱擠壓變形對系列TiBw/Ti60複合材料室溫和高溫力學性能的影響規律及擠壓變形強韌化機制。通過對變形態複合材料進行熱處理，揭示了TiBw/Ti60複合材料熱處理過程中組織與性能的影響規律及熱處理強化機制。通過測試TiBw/Ti60複合材料的高溫抗氧化性能，揭示了TiBw/Ti60複合材料氧化動力學規律及網狀結構特徵對其氧化過程的影響規律。發表學術論文32篇，其中SCI收錄28篇，單篇最高影響因子31.083；在國防工業出版社出版《網狀結構鈦基複合材料》專著1部，參編專著1部；申請國家發明專利9項，已授權6項。培養博士研究生6名，已畢業3名；培養碩士生8名均已畢業。
