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TiAl合金长周期堆垛有序(LPSO)相的热稳定性及高温蠕变行为研究

批准号:
52101139
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张新宇
依托单位:
学科分类:
金属结构材料与力学行为
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张新宇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
TiAl合金密度低、弹性模量高、高温性能好,是先进航空发动机低压涡轮叶片的首选材料。但其强度和塑性差,服役温度仅为600~800℃,极大地制约了TiAl合金的进一步发展应用。申请人在研究中发现,利用激光同轴送粉增材制造技术获得的LPSO相能够有效提高TiAl合金的室温强度和塑性,但LPSO相的高温表现,特别是LPSO相的热稳定性及其对TiAl合金高温蠕变行为的影响目前仍不清晰。因此,本项目拟通过第一性原理计算与热处理实验结合的方法探究LPSO相的热稳定性,明确其失稳条件及分解过程;研究TiAl合金高温蠕变过程中LPSO相对位错组态、裂纹萌生及扩展的影响规律,从微观的角度揭示LPSO相对蠕变变形及断裂过程的内在影响机理。本项目将为TiAl合金显微组织的优化与综合性能的提升提供理论依据。
英文摘要
TiAl alloys are the most preferred materials for low pressure turbine blades of advanced aero engines due to their low density, high elastic modulus, and excellent high-temperature properties. However, its poor ductility, low strength, and relative low service temperature (600~800℃) greatly limit the development of TiAl alloys. In the pre-research, we found that the laser coaxial powder feeding additive manufacturing technology could be used to fabricate TiAl alloys containing LPSO phase, and their strength and ductility are greatly improved. However, the high-temperature performance of LPSO phase, especially its thermal stability and its influence on high-temperature creep resistance still remain unclear. This project intends to explore the thermal stability of LPSO phase and clarify its instability conditions and decomposition process by the approaches of first principle calculations and heat treatment experiments. Then, the dislocation configuration, crack initiation and propagation will be investigated during the high-temperature creep process, which reveals the inner influence mechanism of LPSO phase from the perspective of creep deformation and cracking. This project will provide a theoretical basis for optimizing the microstructure and improving the comprehensive properties of TiAl alloys.
TiAl合金是一种极具前景的轻质高温结构材料,是先进航空发动机低压涡轮叶片的首选材料。提升TiAl合金的力学性能及其服役温度,有助于推动TiAl合金的全面应用,对实现航空发动机的减重增效具有重要意义。.本项目采用激光同轴送粉的方法制备Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,利用先进显微组织表征手段探究LPSO相的精细结构,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中LPSO相的晶体结构、堆垛周期及原子占位等关键信息;采用第一性原理计算与热处理实验结合的方式探究了LPSO相的形成条件及转变规律,证实了LPSO相是非平衡态TiAl合金相变过程的中间产物;通过力学性能测试分析了LPSO相对TiAl合金力学性能(室温拉伸性能、高温强度及高温抗蠕变性能)的影响,发现含LPSO相的TiAl合金不仅具有优良的室温拉伸性能,其高温强度及蠕变性能同样远超常规制备方式获得的TiAl合金,通过对变形材料的显微组织分析发现LPSO相可以有效吸收TiAl合金中的位错,使材料内部达成“位错饥饿”状态,进而实现对TiAl合金力学性能的增强。.本项目独辟蹊径地引入LPSO相强化TiAl合金,并揭示了LPSO相的高温稳定性及高温蠕变,为发展新型LPSO强化的高性能TiAl合金提供了理论基础。
TiAl合金长周期堆垛有序(LPSO)相的热稳定性及高温蠕变行为研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张新宇
  • 依托单位:
基于微纳超材料结构感应宽频THz波的光电探测阵列器件研究
  • 批准号:
    61176052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张新宇
  • 依托单位:
基于纳米特征尺寸的微光学结构出射多谱光学强度图像与波前
  • 批准号:
    60777003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    张新宇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金