课题基金 / 基金详情

深过冷多元Fe基高阻尼合金的相选择和组织性能调控机理

批准号:
52074230
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
闫娜
依托单位:
学科分类:
材料冶金加工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
闫娜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目面向航空航天和国防军工领域对阻尼金属材料的重大需求,以二元Fe-Mn和Fe-Cr合金为基础,增加相关溶质元素形成三~五元Fe-Mn/Cr-X-Y-Z合金,基于混合熵理论开展合金的成分设计,采用从头算分子动力学预测合金成分-结构-性能的相关规律,提出高性能Fe基阻尼合金的优化设计理论。采用电磁悬浮技术,辅以静电悬浮和自由落体实验方法,对Fe基阻尼合金的快速凝固机理进行系统研究,重点探索深过冷条件下合金的相选择规律和微观结构特征,深入分析快速凝固过程中马氏体相优先形核机理和晶体生长动力学,探索非平衡凝固过程与固态相变的相关性,研究合金阻尼性能随振动频率、温度和振幅的变化规律。确定“合金成分-凝固参数-相选择-组织形态-结构缺陷-阻尼性能”的定量化关系,为高性能Fe基阻尼合金的优化设计和先进制备提供理论依据,发展一种以深过冷快速凝固为特征的高性能Fe基阻尼合金的超常制备技术。
英文摘要
This project aims for the significant demand of high damping metallic materials in aerospace and defense military fields. The Fe-Mn/Cr-X-Y-Z alloys are selected based on the binary Fe-Mn and Fe-Cr alloys with additions of different solute elements. The high-entropy alloy theory is applied to design high performance alloys, and the ab-initio Molecular Dynamics is used to predict the relationship between alloy composition, structure and properties. Electromagnetic levitation, electrostatic levitation and drop tube techniques are carried out to investigate the rapid solidification mechanism of Fe-based damping alloys. The phase selection and structure characteristics during rapid solidification are focused to clarify the nucleation mechanism and growth kinetics of martensitic phases. The relationship between non-equilibrium solidification and solid phase transformation is explored based on the investigation of damping property, solidification parameters and microstructures. The quantitative relations between alloy composition, solidification parameters, phase selection, microstructure defects and damping performance are determined. It provides a theoretical basis for the optimized design method and advanced preparation approach of damping alloy with high performance. The development of extraordinary solidification technology characterized by high undercooling and rapid solidification opens a promising way for the preparation of high-performance Fe-based damping alloys.
本项目面向航空航天和国防军工领域高端装备对高性能阻尼合金的重大需求,旨在发展新型高性能Fe基阻尼合金的优化设计理论和超常制备技术。基于分子动力学计算方法从原子尺度入手建立合金的宏观物理性质与液态微观结构之间的内在联系,优化设计具有高阻尼和优异力学性能的多元Fe-Mn/Cr系列合金,为开展高性能Fe基阻尼合金成分体系的优化设计另辟蹊径。在此基础上,采用空间环境地面模拟技术实现Fe基合金的深过冷和快速凝固,对超常凝固条件下多元Fe基阻尼合金的非平衡凝固过程进行系统研究,深入揭示合金相选择、晶体生长、界面结构、微观组织和阻尼性能的变化规律,阐明非平衡凝固过程和马氏体相变的相关性,探索一种基于空间模拟技术的高性能Fe基阻尼合金制备方法。. 以合金设计为源头,超常凝固为控制手段,以阻尼性能和力学行为作为反馈目标,建立复杂空天环境和国防应用背景下新型Fe基合金“合金成分-凝固参数-组织形态-结构缺陷-阻尼性能-力学行为”的定量化关系,为新型Fe基合金的成分设计和优化制备提供科学依据。通过开展阻尼合金优化设计的引领性研究和超常制备的开创性工作,实现对金属阻尼材料领域难点科学问题的深入研究,有效提高Fe基合金的阻尼性能,拓展Fe基阻尼合金在先进装备中的应用,进一步推动航空航天和国防军工领域大型装备的发展和升级。. 以上述研究结果为主要内容,发表高水平论文4篇,在审文章1篇,刊登科普文章3篇,申请和授权国家发明专利5项,获中国材料研究学会一等奖1项。培养博士研究生4人,硕士研究生8人。
空间环境中金属间化合物超常生长机理与性能调控研究
  • 批准号:
    52333009
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    230万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    闫娜
  • 依托单位:
材料科学近中期优先发展策略研究
  • 批准号:
    52242311
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    30.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    闫娜
  • 依托单位:
超声场中三元复杂包晶型合金的悬浮无容器快速凝固研究
  • 批准号:
    51871186
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    闫娜
  • 依托单位:
多元单相合金的超声悬浮与快速凝固研究
  • 批准号:
    51301138
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    闫娜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金