宏-微-纳跨尺度下ZChSnSb/Sn多层合金界面作用机理与结合性能调控研究
批准号:
51875382
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
王建梅
依托单位:
学科分类:
机械摩擦学与表面技术
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
李海斌、杨霞、李坤、张婉茹、夏全志、姚坤、杨健、宁可
中文摘要
界面作用机理是机械表界面科学与摩擦学性能研究的重点和难点。项目以ZChSnSb/Sn多层合金界面为研究对象,推导界面端和界面角点的奇异性应力场模型,量化界面奇异性应力场对于结合强度的影响,建立奇异性应力场与结合性能的多维度关联;制备多层合金复合材料试件,分析合金层界面间的金相组织,探索界面新相的形成规律和各相间的作用机理;建立表征界面体系能量的分子动力学模型,研究界面结构体系能量,考虑合金蠕变对结合界面受力、合金内应力及界面金相组织变化的影响,得到界面结合能随合金层比例的变化规律、合金层最佳厚度、最佳过渡层厚度以及合金界面结合最佳温度和时间;综合试验测试,优化合金成分、合金层厚度和工艺参数,构建表征界面奇异应力、界面结合能、蠕变特性与界面结合强度的本构关系,建立多层合金界面结合性能评价准则,实现界面结合性能的调控,为发展多层合金新型结合技术提供理论指导,推进核心基础件的高端化进程。
英文摘要
Interface interaction mechanism is the focus and difficulty of research on mechanical surface & interface science and tribological properties. This project makes ZChSnSb/Sn multi-layer alloy interfaces as research object, through deriving the singular stress field model of interface section and interface angular point, the influence of singular stress field on bonding strength of the interface will be quantified and the multi-dimensional correlation of singular stress field and bonding performance will be deduced. The test specimens with multi-layer alloy composite material will be prepared. The micro-structure of alloy layer interface, the formation rule of new phase and the mechanism among different phases will be explored. The energy of interface structure system will be studied by establishing the molecular dynamics model of interface energy system. Considering the effect of alloy creep on interface stress, the internal stress on alloy and the micro-structure variation of interface, the varying rule of interface bonding energy with the ratio of alloy layer, the optimum thickness of alloy layer, the optimum thickness of transition layer and the optimum temperature and time of alloy interface bonding will be obtained. Through optimizing the alloy compositions, the thickness of alloy layer and the process parameters with combination of experimental tests, the constitutive relationship of interface singular stress, interface bonding energy, creep mechanical properties and interface bonding strength will be obtained, the evaluation criteria on bonding properties of multi-layer alloy will be built, thus realizing the regulation of bonding properties, as well as providing theoretical guide for new bonding technologies of multi-layer alloy and promoting the top progress of national key components.
项目立足于国家钢铁、冶矿、能源等行业对油膜轴承技术发展的需求,以 ZChSnSb/Sn 多层合金与基体界面为研究主体,采用宏-微-纳跨尺度下的理论推导、数值模拟和试验测试相结合的方法,建立界面端和界面角点的奇异性应力场,揭示合金层与基体界面作用机理,研究了多层材料界面附近的奇异性应力场,包括界面端、界面角点和界面开裂处应力场理论等,确定了多层合金界面的最佳结合条件,构建了奇异性应力场与结合性能的多维度关联,为多层合金界面结合性能的参数调控提供了技术手段。通过制备多层合金复合材料试件,通过分析合金层界面间的金相组织,探索不同工艺下界面新相的形成规律和各相间的作用机理,发现焊接工艺具有优异的结合性能。通过界面结构体系能量的分子动力学研究,探索界面结合能随合金层比例的变化规律,得到合金层最佳厚度;通过优化合金成分、合金覆层厚度和工艺参数,得到表征界面奇异应力、界面结合能、蠕变力学特性与界面结合强度的本构关系,建立具有跨尺度特征的多层合金界面结合性能评价体系,通过工艺优化实现界面结合性能的调控,推进我国高端装备制造业关键基础件的国产化。.项目发表学术论文 22 篇,其中 SCI/EI 收录10 篇,出版著作 3部,制修订标准 4项,申请和授权国家发明专利 5 项、实用新型专利 2项,软件著作权 2 项。撰写年度进展报告3份、研究报告2份、结题报告1份。培养骨干教师 8名、2名博士生、13名研究生,培养了一支年轻有为的中青年学术团队,为企业培养了一批高级应用人才。协办国内学术会议2次、协办国际学术会议1次,开展学术研讨会2次,邀请报告或分会场报告5次,项目组成员参加学术交流30余人次。2篇学位论文分别被评为山西省优秀博士/硕士学位论文。项目成果获2019年度山西省科技进步二等奖(排1)、2020年度中国机械工业科学技术进步二等奖(排1)。.项目按年度计划进行,成员有所增加,达到了预期研究目标,超额完成了研究内容,研究内容对于揭示多层材料界面结合机理和促进多层轴承合金材料国产化应用具有指导意义,研究成果得到国内外学术同行和行业的高度认可,为我国油膜轴承的国产化作出了贡献。
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DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
轴承
影响因子:
--
作者:
[王建梅]
通讯作者:
王建梅
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
润滑与密封
影响因子:
--
作者:
[管永强, 王建梅, 侯定邦]
通讯作者:
侯定邦
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
轴承
影响因子:
--
作者:
[王建梅]
通讯作者:
王建梅
DOI:
10.11933/j.issn.1007-9289.20210331003
发表时间:
2022
期刊:
中国表面工程
影响因子:
--
作者:
[王建梅, 陈明达, 宁可]
通讯作者:
宁可
Torque capacity of the multilayer interference fit based on a friction coefficient prediction model
基于摩擦系数预测模型的多层过盈配合的扭矩能力
DOI:
10.1177/13506501211039737
发表时间:
2021-09
期刊:
Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology
影响因子:
--
作者:
[Ke Ning, Jianmei Wang, Dan Xiang, Hou Dingbang]
通讯作者:
Hou Dingbang
共 21 条
磁性液体固液界面微滚滑协同作用机理与定域调控研究
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批准号:52475207
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项目类别:面上项目
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资助金额:48.00万元
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批准年份:2024
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负责人:王建梅
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依托单位:
低速重载油膜的磁流固多场耦合润滑机理与界面力学行为
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批准号:51205269
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2012
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负责人:王建梅
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依托单位:
国内基金
海外基金