高熵合金半固态坯机械合金化-热压致密-等温球晶化制备及触变成形机制
批准号:
52071113
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
姜巨福
依托单位:
学科分类:
金属材料制备与加工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜巨福
中文摘要
针对高熵合金变形抗力高、构件成形难的制造瓶颈问题,采用机械合金化实现固相合成高熵合金预合金粉末,借助真空热压烧结实现高熵合金块体材料的制备,在此基础上利用半固态等温处理方法实现高熵合金半固态坯料制备。从而提出机械合金化-热压致密-等温球晶化制备高熵合金半固态坯料新方法。将其利用至高熵合金半固态触变成形技术中,实现高质量高熵合金合金构件的近净成形制造。项目主要研究高熵合金预合金粉末机械合金化制备工艺参数及其组织性能调控机制、高熵合金块体材料热压烧结工艺优化及致密化机理、高熵合金半固态微观组织演变规律、高熵合金半固态流变学、高熵合金半固态触变成形过程有限元仿真以及触变成形过程工艺调控和变形强韧化机理。通过项目研究,实现高熵合金半固态坯料的制备及其触变成形,为高熵合金高质量构件的成形制造提供技术支撑,促进高熵合金在工业领域中进一步应用。
英文摘要
To solve the technical bottleneck problem such as high resistance to deformation and difficult forming of structure component, we propose a novel method named “mechanical alloying-hot pressing density-isothermal temperature globularization” in which prealloyed powder, bulk billet and semisolid billet of high entropy alloy (HEA) are fabricated by mechanical alloying, hot pressing and semisolid state isothermal treatment, respectively. Furthermore, this novel method is employed in thixoforming of HEA to realize near net shape of HEA structure component. The main research contents involve adjustment and control of process parameters, microstructure and properties of prealloyed powder of HEA fabricated by mechanical alloying, process optimization and density mechanism of bulk HEA during hot pressing, microstructure evolution of semisolid microstructure of HEA, rheology of HEA in semisolid state, finite element simulation of thixoforming of HEA, process optimization and deformation mechanism of HEA during thixoforming. It is aiming to realize fabrication and thixoforming of HEA, provide a technical support to forming manufacture of HEA strucuture component, and promote further application of HEA to industry field.
高熵合金具有诸多优异综合性能,可应用于航空航天、核工业、海洋等领域新一代高性能装备制造。为推动高熵合金的工程应用,亟需开发高性能高熵合金制备、成形和组织性能调控一体化成形制造方法。本项目提出机械合金化-热压致密-半固态等温球化的新技术路线制备高品质半固态高熵合金坯料,应用于高性能结构件的半固态触变成形制造。系统性研究了材料粉末冶金制备、半固态坯料微观组织、固-液相变行为、半固态变形行为和触变成形工艺。提出机械力和浓度梯度位点双协同驱动合金化策略,实现了颗粒细小、高合金化程度以及低污染的高熵合金粉末材料的制备。制备了具有双球晶结构、极低组织粗化率的Al0.8Co0.5Cr1.5CuFeNi高熵合金半固态坯料,并阐明了双球晶半固态高熵合金组织粗化的抑制机制为球状晶的迟滞扩散、液膜形成的扩散屏障和异质球状晶的阻碍。揭示了半固态变形行为和微观组织演变规律。盘型构件触变成形仿真表明充填后期模具约束使材料内产近等静压应力状态导致构件致密度显著提高。触变成形构件的最优屈服强度和抗压强度分别达到1520.5MPa和2187.8MPa,较烧结态合金提升了323.8MPa和470.1MPa。阐明了半固态触变成形强韧性提升机制为:借助液相的选择性氧化原位引入Al2O3粒子强化软相和缓解软、硬相间强度和塑性的严重失配。Al2O3粒子掺杂液相后显著提升了强韧性以及耐磨性。本项目发表15篇SCI收录论文,8篇中科院1区,15篇JCR一区;申请国家发明专利6项,已授权4项;登记软件著作权1项;培养长江学者特聘教授1人、黑龙江省高层次人才计划B类人才1人、黑龙江省高层次人才计划C类人才1人、研究生3人;做大会报告及分会报告6次,参加国际学术会议5次。本项目为高性能高熵合金构件的半固态触变成形制造提供了组织-性能调控的科学理论以及制造技术支撑。
高强耐热铝合金复合微合金化及多场耦合液固相变机制研究
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批准号:U2241232
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:259.00万元
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批准年份:2022
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负责人:姜巨福
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依托单位:
高熵合金半固态坯机械合金化-热压致密-等温球晶化制备及触变成形机制
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:姜巨福
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依托单位:
锻态变形铝合金直接半固态等温处理短流程制坯及其触变成形机制
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批准号:51875124
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:姜巨福
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依托单位:
纳米颗粒增强铝基复合材料半固态坯超声辅助半固态搅拌制备及触变成形机制
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批准号:51375112
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项目类别:面上项目
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资助金额:84.0万元
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批准年份:2013
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负责人:姜巨福
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依托单位:
镁合金铸-锻复合成形应用基础研究
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批准号:51075099
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项目类别:面上项目
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资助金额:39.0万元
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批准年份:2010
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负责人:姜巨福
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依托单位:
镁合金半固态坯新应变诱导-熔化激活法制备及触变成形机制
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批准号:50605015
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2006
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负责人:姜巨福
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依托单位:
国内基金
海外基金