《Ni3Al基金屬間化合物多尺度本構模型研究》是依託南京航空航天大學，由張宏建擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Ni3Al基金屬間化合物多尺度本構模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張宏建
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新材料是先進航空發動機的發展趨勢之一，金屬間化合物Ni3Al基合金作為新一代航空發動機高溫部件用結構材料之一，在航空領域獲得了廣泛的研究關注。但由於缺乏成熟的考慮材料微觀組織結構特性的工程設計用本構模型，影響了該類合金的工程化進程。本項目將從微/細觀尺度出發，結合晶體塑形理論、單胞法和均勻化方法，建立基於Ni3Al基合金的變形機理的微觀模型，研究微觀組織結構特徵參量對微觀力學特性參量的影響，建立微觀力學特性參量與材料內變數之間的聯繫，並基於經典粘塑性本構模型，建立跨連續介質微/細/巨觀尺度的多尺度本構模型，並發展數值模擬技術。本項目的研究將解決現有理論模型存在的不足，提高對該類高溫材料力學行為的描述能力，為其強度評估和壽命預測提供有力的理論基礎和技術支撐。
結題摘要
新材料是先進航空發動機的發展趨勢之一，Ni3Al基金屬間化合物材料作為新一代航空發動機高溫部件用結構材料之一，在航空領域獲得了廣泛的研究關注。但由於缺乏成熟的考慮材料微觀組織結構特性的工程設計用本構模型，影響了該類合金的工程化進程。本項目以IC10合金這一典型的Ni3Al基金屬間化合物材料為研究對象，對其室溫~1100℃溫度範圍內的力學行為、變形機理及本構模型開展了深入的研究，取得的重要結果如下：（1）完成了IC10合金力學行為的高溫單軸拉伸試驗、應變率跳躍試驗和應力鬆弛試驗等試驗研究工作，分析了合金的應變率敏感性、熱激活參量等參量隨著溫度和變形量之間的函式關係。（2）利用透射電子顯微鏡（TEM）對IC10合金在700℃和900℃、不同應變階段的變形機理開展了分析研究，定量計算了不同溫度和不同變形量階段下的位錯密度值，建立了位錯密度隨應變數增加的演化規律。（3）基於IC10合金的變形機理及微細觀結構特徵，結合晶體塑形理論，完成了均勻化法微/細觀本構模型的建立。（4）在分析IC10合金中強化相γ′相尺寸的機率分布規律的基礎上，基於機率統計理論，建立了材料的巨觀力學性能參數與含不同尺寸γ′相的單胞微/細觀力學性能參數之間的關係，進而建立了基於機率統計的單胞模型法。（5）基於位錯密度隨應變數的演化規律函式，結合晶體塑性理論，改進建立了一種基於位錯密度演化規律的多尺度本構模型。（6）運用ABAQUS商用有限元分析軟體，編制相關的用戶子程式（UMAT），完成了以上三種本構模型的數值模擬技術研究，並將它們套用於模擬預測IC10合金在不同溫度範圍內的力學行為，模擬結果與試驗結果均吻合較好。本項目的研究將解決現有理論模型存在的不足，提高對該類高溫材料力學行為的描述能力，為其強度評估和壽命預測提供有力的理論基礎和技術支撐。
