《高熵合金的高溫蠕變變形行為及斷裂機理研究》是依託大連理工大學,由趙傑擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高熵合金的高溫蠕變變形行為及斷裂機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙傑
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高熵合金是近年來根據新的合金成分設計理念提出的新型多組元合金材料，在熱穩定性、抗氧化性、硬度、耐蝕性等方面呈現出較傳統合金更優異的性能，在高溫領域有廣泛的套用前景，但目前有關其高溫蠕變變形及斷裂行為的認識還知之甚少。本項目擬以AlCrFeMnNi和AlCoCrCuFeNi為對象，結合最新發展的蠕變變形與損傷模型和可靠性分析技術等，開展高熵合金的高溫蠕變實驗以及蠕變變形-組織結構-損傷斷裂之間關係及機理的研究工作。項目的開展將認識高熵合金高溫蠕變變形和斷裂的基本現象和基本規律，闡明高熵合金的組織因素與蠕變變形之間的相互作用規律，揭示蠕變過程中損傷的演化過程及蠕變變形與斷裂的微觀機制，建立相關的蠕變變形本構方程及壽命預測模型，豐富和深化人們對材料高溫變形及斷裂領域的認識，使我國成為國際上開展相關研究的先行者之一，並為進一步開發具有良好經濟效益和自主智慧財產權的高溫材料提供支持。
結題摘要
本項目針對多組元合金或稱高熵合金在熱穩定性、抗氧化性、耐蝕性等方面優勢，研究其高溫性能，組織因素與蠕變變形之間的相互作用規律，蠕變變形與斷裂的微觀機制，建立相關的蠕變變形本構方程及壽命預測模型，為高溫材料的開發提供支持。項目在高熵合金蠕變-鬆弛行為關係、高溫穩定性、彈性模量關係、高溫氧化行為方面，以及結合先進耐熱鋼等開展了研究工作。主要結果有： （1）當高熵合金以單相固溶體存在時，傾向固溶體蠕變變形行為；以多相存在時，則呈現複雜蠕變變形行為。具有單相固溶體結構的高熵合金抗蠕變性能更好。和這些純金屬和合金相比，高熵合金的激活能較高，這可歸因於高熵效應和晶格畸變的影響。 （2）彈性模量的研究結果表明，高熵合金彈性模量基本遵循適用於其它合金系的混合法則。對於目前一些報導中提出的的高熵合金低彈性模量結果，基於大量文獻的綜合分析，已有報導的彈性模量值由於測試方法的多樣性，不能得到可靠保證，並建議今後在報導高熵合金彈性模量數值時，需要明確應變測試方法，以期提供更可靠的數據。 （3）與典型的超超臨界用先進耐熱鋼的比較分析表明：最佳化的高熵合金的抗高溫變形能力可以達到與目前超超臨界用鋼相近的程度，也需注意高熵合金作為高溫結構材料的套用前景尚有較大的距離；抗超超臨界水氧化性能的排序為：AlxCoCrFeNi＞HR3C＞Super304H＞P92。相比於製備高熵合金塊體材料的難度，高熵合金製備為表面膜可能會更加發揮其優良的性能。 基於本項目的研究結果，高熵合金作為塊體材料套用於高溫領域的工程套用尚有較大的距離。但高熵合金具有的良好的表面抗氧化和抗腐蝕性則在一定程度上表面其在表面塗層、表面膜製備中潛在的優勢及套用前景。
