《Ti/Al及Ti/Al3Ti層狀複合材料協同變形機制與界面組織演化研究》是依託南京航空航天大學，由陶傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Ti/Al及Ti/Al3Ti層狀複合材料協同變形機制與界面組織演化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陶傑
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Ti/Al3Ti層狀複合材料構件在航空航天、防護裝甲、新型武器裝備等領域具有重要的意義。在Ti/Al3Ti層狀複合構件的兩種製造方法中，Ti/Al以及Ti/Al3Ti的塑性成形不僅是必要的環節，而且存在共性問題。然而，兩種材料在塑性成形過程中，易出現塑性失穩及界面開裂等問題。 本項目以Ti/Al以及Ti/Al3Ti為研究對象，首先研究材料塑性變形過程中的層間協同變形機制；其次，研究具有初始變形量的Ti/Al熱壓過程中界面相生成機理以及熱力耦合作用下的Ti/Al3Ti界面相轉變機理。另外，研究Ti/Al及Ti/Al3Ti層狀複合材料成形過程中的界面變化機制、裂紋擴展規律以及缺陷調控方法。本項目著重研究Ti/Al以及Ti/Al3Ti層狀複合材料塑性變形的微觀機理，為Ti/Al3Ti層狀複合構件的後續塑性成形提供理論支撐和工藝最佳化依據。
結題摘要
Ti/Al3Ti層狀複合材料構件在航空航天、防護裝甲、新型武器裝備等領域具有重要的意義。在 Ti/Al3Ti層狀複合構件的兩種製造方法中，Ti/Al以及Ti/Al3Ti的塑性成形不僅是必要的環節，而且存在共性問題。然而，兩種材料在塑性成形過程中，易出現塑性失穩及界面開裂等問題。 本項目以Ti/Al以及Ti/Al3Ti為研究對象，首先研究材料塑性變形過程中的層間協同變形機制；其次，研究具有初始變形量的 Ti/Al 熱壓過程中界面相生成機理以及熱力耦合作用下的 Ti/Al3Ti 界面相轉變機理。另外，研究 Ti/Al 及 Ti/Al3Ti 層狀複合材料成形過程中的界面變化機制、裂紋擴展規律以及缺陷調控方法。試驗結果發現，將鈦箔和鋁箔交替疊加後在不同溫度和時間下進行熱壓處理，在550℃以下，Ti/Al界面處無任何化合物生成，且界面平直無任何缺陷，當溫度高於550℃時，在一定的時間條件下，Al3Ti是Ti元素和Al元素在擴散反應過程中唯一的反應產物，且在熱壓過程中，Al3Ti層的厚度隨溫度呈指數形式增加，隨時間呈拋物線形式增加，Al3Ti的反應長大主要是受體擴散控制的；其次，隨著應變速率的增加，屈服強度、抗拉強度、應變強化係數及屈強比增加，但延伸率、應變硬化指數降低，表現出明顯的應變強化效應；室溫下應變速率對塑性應變比的變化敏感性不高；慢應變速率下的成形有利於提高層狀複合材料的成形性能；另外，界面局部缺陷部位應力集中萌生微裂紋，微觀裂紋萌生方式為微孔成核、長大、聚合。裂紋萌生後沿界面方向相向擴展、連線，形成局部界面分層，此後相鄰局部界面分層相向擴展和連線最終在界面形成貫穿分層，最終將導致鈦層和試樣的斷裂，而Al3Ti作為脆性相是裂紋萌生的主要位置。本項目著重研究 Ti/Al 以及 Ti/Al3Ti 層狀複合材料塑性變形的微觀機理，為 Ti/Al3Ti 層狀複合構件的後續塑性成形提供理論支撐和工藝最佳化依據。
