课题基金 / 基金详情

面向宽温域、高能量吸收、大回复应变合金的耦合畴结构设计与性能优化

批准号:
51931004
项目类别:
重点项目
资助金额:
302.0 万元
负责人:
丁向东
依托单位:
学科分类:
金属生物与仿生材料
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁向东

项目摘要

结项摘要

丁向东的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
火星探测软着陆系统及车轮要求材料具有宽温域、高吸能、大回复应变的特性;形状记忆合金的超弹性满足高吸能、大回复应变的温度区间有限;虽然应变玻璃的超弹性温域宽,但吸能少、回复应变小。本项目提出构建由缺陷畸变场形成的多级应变网络,使得短程-长程马氏体畴产生强烈的耦合,达到在不降低应变玻璃宽温域特性的同时,获得长程马氏体畴的高吸能和大回复应变特性。本项目拟结合计算模拟、理论建模与实验,提出渗滤的应变网络应该是应变玻璃形成的微观机制,其宽温域超弹性应该来源于宽温域内存在的刚性应变网络,以建立多级应变网络形成的统一判据;据此构建描述由多级应变网络产生的短程-长程马氏体畴耦合结构的相场模型,阐明短程-长程马氏体畴之间的耦合机制,优化出最佳微观结构;进而实验设计与研制满足火星探测需求的新型合金。本项目的研究将有助于加深应变不均匀性对材料相变及力学行为影响机制的理解,同时为新型多功能合金的开发提供新思路。
英文摘要
The soft landing system for Mars exploration and its superelastic tire require materials showing high energy absorption and large recoverable strain in a wide temperature range. The superelasticity of conventional shape memory alloys can show the high energy absorption and large recoverable strain, but in a very limited temperature range; while the superelasticity of strain glass alloys occurs in a rather wide temperature range, but shows low energy absorption and small recoverable strain. In this project, a hierachical strain network formed by defect distortion field is proposed to make short-range and long-range martensite domains strongly coupled, so that the characteristics of high energy absorption and large recoverable strain of long-range martensite domains can be maintained without reducing the wide temperature range characteristics of strain glass. .Combined with computational simulation, theoretical modeling and experiments, it is proposed that the possible mechanism of strain glass formation is the percolation of strain network. The wide-temperature superelasticity originates from the rigid strain network existing in the wide-temperature range, and a unified criterion for the formation of the hierachical strain network is established. Based on this idea, a phase field model describing the coupling structure between the short-range and long-range martensitic domains generated by the hierachical strain network will be established and clarified. Corresponding to the best mechanical properties, the optimal microstructural characteristics were predicted, and new type of alloys showing both high energy absorption and large recoverable strain in a wide temperature range will be designed and developed to meet the requirements of the soft landing system for Mars exploration. This project will help to deepen the understanding of the effect of strain inhomogeneity on the phase transformation and mechanical behavior of shape memory alloys, and also provide a novel idea for the development of new multifunctional alloys.
火星探测软着陆系统及车轮要求材料具有宽温域、高吸能、大回复应变的特性;本项目针对这一国家重大需求,提出了构建由缺陷畸变场形成的多级应变网络的思路,使得短程-长程马氏体畴产生强烈的耦合,达到在不降低应变玻璃合金宽温域特性的同时,获得长程马氏体畴的高吸能和大回复应变特性。. 项目首先建立了点缺陷型、位错型和析出物型三类应变玻璃合金的原子尺度模型,揭示了应变玻璃形成的微观物理图像,提出了并验证了多级应变网络形成的统一判据,明确了该判据在三类应变玻璃中的普适性,构建了应变网络与低温区超弹性之间的关联,从原子尺寸揭示了宽温域超弹性的微观机制;进一步,耦合分子静力学及相场模型,建立了基于多级应变网络的短程-长程马氏体畴耦合结构的理论模型,揭示了短程-长程马氏体畴之间的耦合机制及其对合金性能的影响规律,预测了满足综合力学性能要求的微观结构特征;在理论研究的指导下,通过成分调整、冷变形结合退火等实验手段,调控合金中短程-长程马氏体畴耦合结构的微观特征,优化了合金的综合力学性能,设计制备出TiNiCuNb等多种宽温域超弹性板材与丝材,其中丝材在-196至200℃的温度范围表现出超弹性,全温域能量吸收大于15 MJ/m3, 室温最大弹性应变达10.6 %。. 本项目的研究将有助于加深应变不均匀性对材料相变及力学行为影响机制的理解,同时为新型多功能合金的开发提供新思路。
微纳金属单晶基于新原理的形状记忆与超弹性行为
  • 批准号:
    51171140
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    丁向东
  • 依托单位:
应变玻璃合金相变机理及其特性的原子模拟与实验验证
  • 批准号:
    50771079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    36.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    丁向东
  • 依托单位:
温度以及应力作用下马氏体相变机理的原子模拟与实验验证
  • 批准号:
    50401007
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    丁向东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金