《TiAl/Ti3SiC2複合板協同超塑變形機制及其界面行為研究》是依託大連理工大學,由陳國清擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TiAl/Ti3SiC2複合板協同超塑變形機制及其界面行為研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳國清
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為新型空天結構材料，TiAl/Ti3SiC2複合板綜合了輕質金屬間化合物和耐磨耐蝕高溫陶瓷的優點。但如何提高TiAl基合金與Ti3SiC2陶瓷的界面結合質量以及獲取有效的成形加工方法成為亟需解決的瓶頸問題。基於前期預研，本研究提出了利用材料處於超塑性狀態的固有優勢，通過複合板協同超塑變形時的界面運動來提高金屬-陶瓷間的界面結合質量，以實現結構與功能一體化成形的新思路。本項目將在成分設計的基礎上製備TiAl/Ti3SiC2複合板，探索材料微觀組織結構與協同變形性能及力學行為之間的關聯，明確複合板協同超塑變形的內、外部條件；研究複合板中多層次界面結構的形成、運動和演化規律，揭示其在超塑變形中的作用機制、結合原理和控制方法；闡明複合板協同超塑變形的典型特徵和物理機制。研究結果不僅為這類高溫結構材料的成形加工提供新技術，豐富超塑性界面工程理論，也為新型超塑性複合材料的開發提供實驗和理論依據。
結題摘要
為滿足未來空天飛行器的苛刻使用條件，本項目提出了TiAl/Ti3SiC2金屬-陶瓷複合板這種新型的空天結構材料。針對如何提高TiAl/Ti3SiC2複合板的界面結合質量以及獲取有效的超塑成形加工技術本項目開展了研究。在成分設計的基礎上，採用新型的預鋪粉末法製備了TiAl/Ti3SiC2複合板，研究了不同工藝參數下材料的微觀組織結構和高溫變形行為。基於實驗中的唯象數據，獲得了材料熱變形的本構方程，計算了其變形激活能Q、應變速率敏感指數m、應力指數n等關鍵特徵參數。獲得了材料微觀組織結構與力學行為、成形性能之間的規律。研究了材料高溫變形中的微觀組織演變，提出了其超塑性變形的物理機制。從固溶體化學鍵和晶界形態的角度，提出了超塑性變形促進金屬-陶瓷界面結合的新機制。完成了較低溫度下大應變數超塑性變形同步擴散連線，提出了晶群滑移和擴散共同作用的連線機制。本項目的研究結果為這種新型空天結構材料的成形加工提供了新方法和理論依據，拓展了超塑性研究的深度和廣度。
