基于相场法的钛/铝异种合金搅拌摩擦点焊接头脆性相演变机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51905143
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0508.成形制造
- 结题年份:2022
- 批准年份:2019
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2020-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
To explore the fast evolution mechanism of brittle phase in the refill friction stir spot weld joint of titanium and aluminum dissimilar alloys, we present the phase field simulation method to study the super interface reaction and atom diffusion during large hot deformation. Firstly, the dynamic recrystallization (DRX) microstructure on the weld joint is characterized and its evolution dynamics are calculated. The microstructural defects during DRX, including grain boundaries, dislocations and vacancies are quantitatively characterized by high resolution techniques. The thermal and mechanical coupled atom diffusion mechanism is explored and its mathematical relation with hot deformation is established. Secondly, the kinetics affecting brittle phase evolution including the inhomogeneous nucleation and super atomic diffusion are quantitatively evaluated. The deformation and DRX textures which are crystallographic factors affecting brittle phase evolution are also investigated. The interface reaction, atom diffusion and transformation stress coupled phase field model is established. By using the model, the in situ and real-time metallurgical behaviors involved in brittle phase evolution are predicted. The fast evolution mechanism of brittle phase and affecting factors are clarified. Finally, the mathematical relation between key parameters of brittle phase and DRX is obtained. On that basis, the multi-scale modeling method of macroscopic hot deformation, mesoscopic DRX, microscopic atom diffusion and brittle phase evolution is presented. The expected results will make contribution to diffusion and interface reaction theories for solid state welding of dissimilar materials.
针对钛/铝合金搅拌摩擦点焊接头快速演变的脆性相,本项目提出采用相场法研究热塑性变形驱动的原子扩散和界面反应。首先,基于接头动态再结晶组织表征和动力学计算,采用高分辨表征技术定量分析动态再结晶晶界、位错、空位等微观缺陷,探究原子热力耦合扩散机制,建立原子扩散系数与热变形的定量关系;其次,从动态再结晶晶体缺陷引发非均匀形核并提供原子超扩散通道的动力学角度,变形和再结晶织构引起脆性相变体选择的晶体学角度,构建界面反应、原子扩散、相变应力多场耦合的相场计算模型,通过该模型可原位、实时预测脆性相演变的组织特征,定量揭示脆性相快速演变动力学规律及其影响机制;最后,建立脆性相与动态再结晶关键参数的定量关系,即形成热变形-动态再结晶-原子扩散和脆性相演变跨尺度研究方法。该研究将大大丰富异种金属固相连接扩散动力学和界面反应动力学的科学内涵。
结项摘要
焊接具有高温低应变、低温高应变或低温低应变长持续时间的特点,反应组配异种合金连接界面极易产生过量金属间化合物(IMC)脆性相,严重削弱接头承载性能。IMC的精准定量预测和调控是实现异种金属高强度连接必须解决的关键核心难题之一。焊接界面IMC组织场演变具有时间上瞬时、空间上局部、能量上非平衡的综合特征,其准确求解涉及复杂的边界条件以及演变热力学、动力学、晶体学机理,取决于反应型异种合金本征特性及焊接工艺综合影响因素。项目围绕异种合金搅拌摩擦点焊接头脆性相演变动力学规律,采用试验表征、解析建模及相场建模综合方法,定性、定量研究强塑性流动驱动的原子扩散和界面反应。项目研究形成了热变形-DRX-原子扩散和脆性相演变跨尺度研究方法,丰富了异种金属固相连接扩散动力学和界面反应动力学的科学内涵。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(3)
Influence of Zn Content on Microstructures, Mechanical Properties and Stress Corrosion Behavior of AA5083 Aluminum Alloy
Zn含量对AA5083铝合金显微组织、力学性能及应力腐蚀行为的影响
- DOI:10.1007/s40195-020-01063-7
- 发表时间:2020
- 期刊:Acta Metallurgica Sinica (English Letters)
- 影响因子:--
- 作者:Zhu Zhixiong;Jiang Xingxu;Wei Gang;Fang Xiaogang;Zhong Zhihong;Song Kuijing;Han Jian;Jiang Zhengyi
- 通讯作者:Jiang Zhengyi
基于有限元分析和断裂准则的FOD易折杆设计
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:电子机械工程
- 影响因子:--
- 作者:罗俊睿;李虎山;丁子恒;季雨凯;方坤;宋奎晶
- 通讯作者:宋奎晶
Microstructure and mechanical properties of spark plasma diffusion-bonded 5A06Al joints with Al-20Cu-5Si-2Ni interlayer
Al-20Cu-5Si-2Ni中间层放电等离子扩散连接5A06Al接头的显微组织和力学性能
- DOI:10.1007/s00170-021-07094-3
- 发表时间:2021
- 期刊:International Journal of Advanced Manufacturing Technology
- 影响因子:3.4
- 作者:Kuijing Song;Lei Lv;Shuai Zhu;Fei Liu;Junrui Luo;Zhenhua Qing;Zhihong Zhong;Zhixiong Zhu;Yucheng Wu
- 通讯作者:Yucheng Wu
Microstructure and mechanical properties of W/steel joints diffusion bonded with Nb and Nb/Ni interlayers by spark plasma sintering
放电等离子烧结Nb和Nb/Ni中间层扩散连接W/钢接头的显微组织和力学性能
- DOI:10.1080/01694243.2020.1781353
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Adhesion Science and Technology
- 影响因子:2.3
- 作者:Chunyan Wang;Xianfen Li;Zhihong Zhong;Kuijing Song;Guoping Wang;Wei Zhou;Yucheng Wu
- 通讯作者:Yucheng Wu
Al/Mg异质金属FSpW过程热-力耦合扩散机制
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:有色金属加工
- 影响因子:--
- 作者:罗俊睿;宋奎晶;刘鑫泉;方坤;王国平;钟志宏
- 通讯作者:钟志宏
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其他文献
TA15钛合金搅拌摩擦焊金属流动的有限元模拟
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:机械工程与技术
- 影响因子:--
- 作者:宋奎晶;魏艳红;董志波
- 通讯作者:董志波
空气反应钎焊ZrO_2与GH3536接头组织与力学性能
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:稀有金属材料与工程
- 影响因子:--
- 作者:杨钧皓;杨振文;王颖;宋奎晶;王东坡
- 通讯作者:王东坡
TA15 钛合金焊接热影响区组织演变的数值模拟
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:焊接学报
- 影响因子:--
- 作者:宋奎晶;魏艳红;董志波;马瑞
- 通讯作者:马瑞
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