粉末冶金纳米晶结构材料的制备和性能的表征及模拟

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
50823006
项目类别：
专项基金项目
资助金额：
140.0万
负责人：
贺跃辉
依托单位：
中南大学
学科分类：
E0413.粉末冶金与粉体工程
结题年份：
2012
批准年份：
2008
项目状态：
已结题
起止时间：
2009-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
刘咏；黄伯云；孔毅；江垚；龚浩然；雷霆；何晓宇；高海燕；
关键词：
纳米晶结构材料粉末冶金分子动力学力学性能

项目摘要

纳米晶结构材料具有优异的理化性能及力学性能，展现出广阔的应用前景。然而由于制备手段的限制，同时缺乏对纳米晶结构材料的微观结构、性能及变形机制的深入理解，导致纳米晶结构材料的工业化制备及广泛应用受到限制。为此，本项目拟开展如下研究内容：优化添加晶粒生长抑制剂，研究制备微/纳米晶硬质合金的方法；研究规模化制备金属W纳米线的方法，并以所制备的金属W纳米线作为增强相和抑制相，制备出W纳米线强化的纳米晶钨基合金；采用粉末非晶块体材料晶化法，制备Zr基纳米晶块体材料，揭示其纳米晶化机理；采用分子动力学并结合第一性原理计算，研究纳米颗粒和纳米线，纳米晶块体材料的热力学稳定性和动力学行为；以实验数据为基础，结合连续介质力学模拟，研究纳米晶结构材料的变形机制及反常力学行为。研究结果，可为纳米晶结构材料的制备及应用提供科学依据，推动纳米晶结构材料的发展。

结项摘要

纳米晶结构材料具有优异的理化性能及力学性能，展现出广阔的应用前景。秉承粉末冶金材料科学工程的研究方法，优化了Cr3C2、VC、NbC 、Y2O3 及La2O3的添加对超细硬质合金性能的影响，并完成了超细晶WC-10Co-VC-Cr2C3硬质合金的制备工艺，建立了各种抑制剂的添加量对超细硬质合金组织和力学性能影响的系统关系。提出通过制备WC-VC核壳粉末以实现抑制微/纳米硬质合金中WC晶粒异常长大，制备组织均匀无异常长大的超细晶硬质合金。打破金属催化法制备金属纳米线的理论禁锢，实现了W单晶纳米线的金属催化可控生长，并对W单晶纳米线的力学性能、场发射性能等进行了测试。建立了难熔金属W纳米线及其可控生长制备机理与制备方法。采用含氩气保护的电弧感应熔炼加铜模吸铸法，以及单辊旋淬法分别制备了Zr基、Fe基以及Cu基非晶合金。研究了冷却速率、变形速率、等温退火及纳米晶化、淬火介质和试样尺寸对大块非晶合金力学性能的影响，采用统一屈服理论表征了大块非晶合金的屈服行为，确定了非晶合金的屈服机制。研究了预弹性变形对非晶合金微观结构和力学性能的影响，确定了预弹性变形诱发的基体中自由体积的湮灭、局域原子有序化以及纳米晶化机制。