铝青铜/钛合金双金属界面金属间化合物有序析出及协同强化机理研究
批准号:
52104385
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:
孙利星
依托单位:
学科分类:
材料冶金加工
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙利星
中文摘要
铝青铜/钛合金双金属是航空液压系统高强/耐磨/轻质高压柱塞泵缸体的必选材料,其成功应用有望解决高压柱塞泵依赖进口的卡脖子难题。针对铝青铜/钛合金双金属界面组织调控难和界面强度低的技术瓶颈,本项目重点研究双金属界面过渡层演化、界面金属间化合物的有序析出以及界面组织-力学性能关系,阐明双金属界面金属间化合物析出过程及其对界面强度的影响机理。本项目的研究特色与创新之处在于,基于无序-有序结构转变阐明铝青铜/钛合金双金属界面金属间化合物形成的微观机制,实现双金属界面过渡层组织调控;构建铝青铜/钛合金双金属界面强化模型,明晰双金属成形工艺-界面组织-力学性能的关联特性,优化铝青铜/钛合金双金属材料制备工艺。本项目重点解决铝青铜/钛合金双金属界面金属间化合物的有序析出机制与界面多元协同强化机制两个关键科学问题,实现高可靠铝青铜/钛合金双金属材料的制备,为结构-功能一体化高压柱塞泵缸体制造奠定理论基础。
英文摘要
Aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal is the most promising material for manufacturing cylinder of high-pressure plunger pump with high strength, good wear resistance and light weight, the effective application of which is the key to solve the problem of dependance on imports. In consideration of the difficulties in controlling the interfacial structure and the low interface strength of aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal, the present project mainly focuses on investigating the evolution of interfacial transition layer, the ordering process of interfacial intermetallics and the relationship between interfacial structure and mechanical property, and to clarify the formation process of interfacial intermetallics and its effect on the interface strength of aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal. The feature and innovation of this project is to clarify the formation mechanism of interfacial intermetallics of aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal on the basis of transition of disorder structure to order structure and thus to control the structure of the interfacial transition layer, and to establish the interface strengthening model of aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal and clarify the relationship among process, interfacial structure and mechanical property in order to optimize the process of preparing the aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal. In general, this project aims to clarify the ordering process of interfacial intermetallics and the synergistic strengthening mechanism in the interface of aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal, which achieves the manufacture of high-reliable aluminum bronze alloy/titanium alloy bimetal and lays the foundation for manufacturing the cylinder of high-pressure plunger pump with combined structural and functional performance.
针对高压柱塞泵高压、高转速、长程摩擦等严苛服役环境对缸体材料高强度与高耐磨的迫切需求,本项目选用高耐磨铜合金与高比强度的钛合金,采用真空固态连接的方法制备了高界面强度的铜合金/钛合金双金属材料,可以同时实现功能高效性及结构减重。对于双金属构件,其界面质量决定了双金属材料的服役性能。由于铜合金/钛合金双金属界面过渡层中金属间化合物析出机制复杂,脆性金属间化合物析出导致连接界面力学性能降低,且界面组织和力学性能性能关系不清晰等问题,本项目重点开展了以下研究内容:(1) 分析了连接工艺参数与中间层对铜合金/钛合金双金属界面过渡层形貌的影响规律,揭示了双金属界面冶金结合机制;(2) 分析了Cu/Ti双金属界面金属间化合物的种类、形貌与形成机制,Cu/Ti界面过渡层由等轴TiCu4相、纳米TiCu2相、层片TiCu相与等轴Ti2Cu相组成,且Ti2Cu与Ti基体处形成了半共格界面;在此基础上,揭示了铜合金/钛合金双金属界面过渡层内Ti3Al、Ti2Cu与TiAlCu2的有序析出机制;(3) 结合双金属界面微观组织演化机制,研究了连接工艺参数-铜合金/钛合金双金属界面组织-力学性能的内在关联,通过优选连接工艺与中间层可以获得金属间化合物均匀分布的“固溶体”型界面,进而实现双金属界面强化。同时,通过定量分析不同强化机制对铜合金/钛合金双金属界面强度的贡献,建立了铜合金/钛合金双金属界面多元强化机制模型。研究成果可为铜合金/钛合金双金属缸体材料高可靠制备提供理论和技术支撑。
内锡法制备Nb3Sn组织调控及其临界电流密度对力学行为的响应机制研究
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批准号:52371142
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:孙利星
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依托单位:
国内基金
海外基金