Ti基非晶合金粉末放电等离子烧结过程的冶金结合机理

Ti基非晶合金因其高比强度而受到研究者广泛关注，而有限的玻璃形成能力限制了其作为先进结构材料的进一步应用。采用放电等离子烧结技术可以突破非晶合金玻璃形成能力的限制，从而制备出三维大尺寸、形状复杂的非晶合金材料和构件。本项目拟以Ti基非晶合金材料为研究对象，通过理论分析、实验研究和数值模拟，从原子尺度深入研究非晶合金粉末放电等离子烧结过程的冶金结合机理，明晰非晶合金粉末在放电等离子烧结过程中颗粒形貌演变规律，分析颗粒边界处原子的扩散机理，表征粉末颗粒边界的力学行为，探明非晶合金粉末冶金结合的控制因素、相关物理机制及其微观动力学规律，从而加深对非晶合金材料的合成工艺、微观结构与宏观性能之间相互关系的认识，为高性能非晶态合金材料的粉末冶金制备提供重要的理论依据和技术支撑，促进非晶合金的工程应用。

Ti 基非晶合金因其优异的性能备受科研工作者关注，但弱的玻璃形成能力限制了其广泛的工业化应用，采用放电等离子烧结技术可极大限度地突破非晶合金玻璃形成能力的限制，进而制备出大尺寸材料。本项目研究了Ti基非晶合金过冷液相区的超塑性变形行为，采用气体雾化制备了Ti基非晶合金球形粉末，分析了非晶合金球的力学行为，研究了非晶合金粉末的微观结构、热物理性能以及微观力学性能，采用放电等离子烧结在过冷液相区制备了大尺寸高强度的Ti基非晶合金，系统研究了粉末在加热过程中的晶化行为，并阐明了温度场对粉末致密化及晶化过程的影响。本项目在研期间，在International Journal of Hydrogen Energy, 及Scripta Materialia等国际重要学术期刊上发表SCI论文28篇；申请国家发明专利2项，授权1项。本项目的研究为高性能Ti基非晶态合金材料的粉末冶金制备提供重要的理论依据和技术支撑，为今后继续深入研究奠定了基础。