镍基单晶高温合金沉淀强化的宏微观力学机制研究

镍基单晶高温合金是广泛用在飞机和航天飞机涡轮喷气发动机叶片上的一种两相单晶材料，具有出色的高温力学性能。本申请项目将运用由微观到宏观多个尺度的模型和方法研究镍基单晶高温合金沉淀强化机制及相关尺寸行为。研究内容包括：运用原子模拟方法研究镍基单晶高温合金在原子尺度的界面微结构及其在温度和载荷条件下的演化，以及纳米尺寸行为对微结构的影响；在此基础上运用细观力学模型与原子模拟相结合，研究导致镍基单晶合金最终失效的定向粗化及蠕变各向异性行为的本质；最后，运用多尺度分析方法研究沉淀相所具有的特殊形状以及沉淀相尺寸和体积分数对沉淀强化效果的影响，探讨微观尺度结构演化与宏观力学行为的关联，进而推广到其它两相和多相材料研究，最终达到优化材料设计的目的。此项目为多尺度思想和方法在实际工程材料强化机制研究中的应用，具有理论和实践指导意义，同时又是对多尺度研究方法本身的探索。