鈦合金中Omega相變及其對合金組織性能影響機理的研究

《鈦合金中Omega相變及其對合金組織性能影響機理的研究》是依託遼寧工業大學，由林成擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鈦合金中Omega相變及其對合金組織性能影響機理的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：林成
• 依託單位：遼寧工業大學

項目摘要

因具有密度小、比強度高、耐高溫、耐腐蝕等優良綜合性能，鈦合金在航空航天領域越來越得到廣泛套用，因此研究鈦合金Omega相變及其對合金組織、性能影響的機理具有重要實際和理論意義。本項目擬將統計物理中的等機率原理假設引入到固體與分子經驗電子理論（簡稱EET）中解決EET理論多重解確定的困難；結合透射電鏡顯微觀察、三維原子探針技術及X射線能譜儀分析等實驗結果，建立鈦合金Omega相電子結構分析模型並計算相應的電子結構參數統計值；通過利用EET理論計算的電子結構參數統計值，研究鈦合金中Omega相變機制、Omega相形貌形成規律、Omega相在Alpha相形核中的作用、Omega相輔助形核後的Alpha相生長、合金元素分離規律等，在原子和電子結構層次上揭示鈦合金Omega相變及其對合金組織、性能影響的物理機理。上述研究的完成將為鈦合金的組織控制、性能最佳化及新型鈦合金成分設計提供理論依據。

結題摘要

近年來，由於亞穩beta鈦合金具有優良的綜合力學性能，各領域對其需求也正穩步增加。因此，當前關於亞穩beta鈦合金的相變（如omega相變）研究也備受關注。本項目擬將統計物理中的“等機率原理”假設引入到“固體與分子經驗電子理論”（簡稱EET）中解決EET理論多重解確定的困難；結合透射電鏡顯微觀察、掃描電鏡、X射線衍射等實驗結果，建立鈦合金omega相電子結構分析模型並計算相應的電子結構參數統計值；通過利用EET理論計算的電子結構參數統計值，研究鈦合金中omega相變機制、omega相形貌形成規律、omega相在alpha相形核中的作用、omega相輔助形核後的alpha相生長、合金元素分離規律等。獲得的研究結果如下：在理論研究方面，本項目將“等機率原理”和“自洽疊代法”引入到EET理論中，建立了自洽鍵距差（SCBLD）法，計算了78種固體的平衡晶格常數，並根據第一性原理的計算結果考核驗證了SCBLD法的可靠性，該種方法同時解決了EET理論多重解及計算精度低和計算過程依賴實驗值的問題；對EET理論中的結合能計算公式進行改進，提出了基於SCBLD法的結合能計算方法，並計算了44種固體的結合能，計算結果同局域密度近似（LDA）、變分蒙特卡羅（VMC）及經驗模型的計算結果對比，發現具有較理想的精度；利用SCBLD法和改進的結合能計算公式，研究了合金元素對鈦合金同素異構轉變影響規律；建立了無熱omega相轉變機制及omega相輔助alpha相形核模型，在電子結構層次上揭示了omega相形成與分解的微觀機理。在實驗研究方面，研究了無熱omega相形成與分解、等溫omega相形成與分解、omega相輔助alpha相形核、alpha相生長、omega相形貌等，這些為理論模型建立提供了豐富的實驗資料。本項目的實施，實現了在電子結構層次上揭示鈦合金omega相變及其對合金組織性能影響的微觀機理；同時，本項目中對EET理論的改進與完善將對EET理論的未來發展起到積極促進作用。