《雷射衝擊雙相鈦合金的微結構回響及動態塑性變形行為》是依託江蘇大學，由魯金忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射衝擊雙相鈦合金的微結構回響及動態塑性變形行為
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魯金忠
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向航空發動機長壽命可靠運行的需求，針對鈦合金葉片疲勞壽命短和強化變形大的難題，本項目擬以α+β雙相鈦合金葉片為研究對象，開展雷射衝擊鈦合金微結構回響機制和動態塑性變形行為研究，主要包括：⑴研究雙相鈦合金雙相及界面的位錯組態分布，揭示雷射衝擊雙相鈦合金的微結構回響機制；⑵描述大面積多點搭接衝擊的微觀塑性變形過程，建立雷射衝擊鈦合金塑性形變深度的解析表達式，獲得微觀塑性變形導致的累積巨觀變形規律；⑶描述力學效應下動態晶粒演變過程，獲得深度方向的微觀結構演化規律，揭示超雷射衝擊雙相鈦合金的晶粒細化機制；⑷探索雷射衝擊雙相鈦合金的形變能量-微觀結構效應，獲得雷射衝擊強化雙相鈦合金的工藝準則，從而實現雷射衝擊雙相鈦合金強化效果及表麵塑性變形控制。相關內容涉及眾多全新科學問題，研究成果可以豐富和發展雙相合金表面改性理論和技術，為雷射衝擊強化鈦合金葉片的大規模工業套用提供理論依據。
結題摘要
面向航空發動機長壽命可靠運行的需求，針對鈦合金葉片疲勞壽命短和強化變形大的難題，本項目以α+β雙相鈦合金葉片為研究對象，開展了雷射衝擊雙相鈦合金微結構回響機制和動態塑性變形行為研究，主要取得了以下進展：① 對於密排六方(HCP)結構的α-Ti合金，多次雷射衝擊波導致光斑範圍微觀區域應力和結構分布不同，通過(亞)微米量級多方向機械孿晶交叉，和納米量級二次孿晶與位錯牆交叉兩種晶粒細分模式並行細分原始粗晶；② 雷射溫噴丸可大大降低TC4金屬(類似Ti-6Al-4V)的屈服強度，從而顯著增加塑性應變，高溫雷射噴丸誘導的殘餘壓應力穩定性顯著提高，其疲勞壽命遠高於室溫LSP試樣，這是由於裂紋長度增加和殘餘壓應力釋放速率下降；③ 服役溫度對雷射衝擊工業純鈦微觀結構有重要的影響作用：在超高應變率低溫下位錯運動被抑制，塑性變形主要形式為孿生變形；在超高應變率高溫下會激活位錯運動，使變形孿晶在塑性變形層中消失；高溫改變了TA2工業純鈦的斷裂機制，斷裂模式由20 °C的脆性斷裂變為混合斷裂模式，350 °C時為韌性斷裂。高溫導致了晶粒生長和斷裂表面的拉伸頸縮，同時雷射衝擊強化也顯著提高了TA2工業純鈦的塑性；④ 表征雷射衝擊力學效應下雙相鈦合金雙相及界面的位錯組態分布，揭示雷射衝擊雙相鈦合金的α相、β相對超高應變率雷射衝擊波的微觀回響機制，主要體現在隨著衝擊層數增加，β相微觀回響機制為“位錯運動→位錯胞、條狀次生α相(首次發現)→DRX→細化晶粒/納米晶”；⑤ 獲得衝擊波力學效應下典型雙相鈦合金的表面完整性、微觀組織結構和力學性能的基本數據，建立雙相鈦合金多層梯度雷射衝擊強化工藝準則。 在項目執行期內，圓滿完成計畫任務書的各項任務。研究成果獲2015年江蘇省科學技術獎二等獎1項，出版中文專著《雷射衝擊波強化技術及微觀塑性變形機制》1部，主要研究成果發表論文7篇，其中SCI收錄6篇，EI收錄1篇(不含SCI收錄)。獲美國授權發明專利1件、中國授權發明專利2件，申請美國發明專利1件，獲得軟體著作權2件。參加國際/國內會議交流37人次，做邀請報告3次。研究執行期內，項目組主要成員晉升教授1名，培養博士研究生1名、碩士研究生4名，獲省優博1篇、省優碩1篇。
