离子辐照CuZr基非晶复合材料的增塑机理

基本信息
批准号:51871076
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:黄永江
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:薛鹏,杨季鑫,李红革,安超,胡星星,郭帅,汝伟男
关键词:
模拟塑性非晶复合材料中子衍射离子辐照
结项摘要

B2 phase reinforced CuZr-based metallic glass composites (MGCs) usually possess large tensile plasticity and work-hardening capacity upon loading. Precise composition design and preparation conditions optimization are required to achieve ideal structure and properties. Can we employee an industrial post-treatment method to effectively tune the structure and mechanical properties of an existing metallic glass composite? This project will select a CuZr-based MGC with excellent tensile plasticity as model materials. The ion irradiation process of this MGC will be studied. Firstly, from micro- and macro-scale viewpoints, structural evolution of the studied MGC before and after ion irradiation will be explored in more details using both neutron diffraction and transmission electron microscope. The deformation mechanism of both the amorphous matrix and the crystalline phase of the MGC will be elaborated using in situ scanning electron microscope. The ion irradiation process and the following tensile deformation behaviors of the MGC will be also simulated. The underlying relationship between the structure and the mechanical behaviors will be understood. The obtained results will be helpful for the exploration of high performance MGCs with excellent strength and plasticity and thus be beneficial for laying solid foundation for their practical applications in extreme conditions like aerospace and nuclear industries.

B2-CuZr相增韧非晶复合材料通常体现优异的拉伸塑性及加工硬化能力,但要想获得理想的结构及性能需经过精确的成分设计及制备条件的优化选择,可否找到一种工业化的后处理手段对既有复合材料的结构及力学性能进行优化调控?本项目拟以具有优异拉伸塑性的CuZr基非晶复合材料作为研究对象,研究其在离子辐照条件下的响应行为,首先,结合中子衍射及透射电镜技术,从宏/微观角度系统表征其在离子辐照前后的结构演变规律;采用原位力学测试方法,探明离子辐照前后非晶复合材料内部非晶相和晶体相二者的变形机制;模拟非晶复合材料的离子辐照及后续的拉伸加载动态过程,并结合上述实验结果,系统阐述其在离子辐照条件下的结构演变规律,并揭示结构变化对于该材料宏观拉伸变形能力的影响规律,从而深入理解非晶复合材料的结构与力学行为之间的关系,进而为开发兼具强度与塑性的非晶复合材料,并拓展其在核工业、航空航天等极端领域的工业化应用奠定基础。

项目摘要

本项目采用离子辐照技术对非晶复合材料的结构和力学行为进行调控,研究了离子辐照对CuZr基非晶复合材料结构的影响,并对非晶复合材料结构演变与力学行为变化之间的关系进行阐释,分析了离子辐照导致非晶复合材料大幅度塑性提高的本征原因:表层非晶化以及内部马氏体相变;同时,阐明了应力、温度以及静水压力等因素对非晶复合材料中B2晶体相的马氏体相变的影响,解析各因素在非晶复合材料结构演变过程中起到的作用,提出非晶复合材料的结构-性能关系,这些工作将有助于深入理解非晶复合材料结构转变的物理本质,同时也将促进其在航天辐照和低温环境下的典型应用。在Acta Mater、International Journal of Plasticity、Journal of Materials Science & Technology, Scripta Materialia发表SCI收录论文30篇,其中ESI高被引论文1篇,申请7项中国发明专利,授权中国发明专利9项,培养5名硕士生,3名博士生。在国内外学术会议做邀请报告7次。获黑龙江省科学技术奖自然科学二等奖以及黑龙江省高校自然科学二等奖各1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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