严苛环境下氧化铝/可伐合金组件性能演变与界面优化设计研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51902317
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0204.结构陶瓷
  • 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

项目摘要

In consideration of the urgent demand of high-end equipment for high-performance structural-functional integrated ceramic/metal composite components, this project is focused on realization of the performance improvement and reliability control of composite components by optimizing the design of interfacial microstructures as well as transition zone compositions. Composite components with high reliability capable to withstand harsh environmental for long periods of time will be designed and prepared in this work. Controllable preparation technology of the alumina/kovar alloy components will be also developed. Performance evolution and optimization design of the alumina/kovar alloy components interface under harsh environment are planned to be assessed. The study includes the following three aspects. First, controllable preparation technology of integrated sintering for composite components will be developed through clarify relationship between the process parameters with connection performance and controlling of sintering process accuracy of the integrated technology. Second, the evolution and performance degradation mechanism of interfaces will be suggested based on the investigation of failure behavior and degradation processes of components prepared by integrated technology under a simulative harsh service environment. A proposal for the optimization design of interface of composite components will be then proposed. Last, we will study how interfacial microstructure parameters and transition zone compositions affect interface reliability performance of the components, and further to establish principles and methods to regulate interfacial performance as well as to control reliability of the fabricated components. This project will enrich and develop preparation methods for ceramic/metal joints. It will also provide theoretical basis and technical support for understanding and solving problems associated with interfacial failure in harsh conditions with the final goal to improved reliability of resulting composite components.
针对国家高端装备对高性能结构-功能一体化陶瓷/金属复合组件的迫切需求,本项目拟通过对界面微结构与过渡区组分的优化设计来实现复合组件的性能提升与可靠性控制,发展在苛刻服役环境下具有高可靠性、长寿命的陶瓷/金属复合组件及其可控制备技术。开展氧化铝/可伐合金复合组件的性能演变及界面优化设计研究,主要包括三个方面:其一、通过一体化制备工艺精度的控制研究,明确复合组件界面性能与工艺参数之间的关系,发展复合组件的一体化可控制备技术;其二、考察基于一体化工艺制备的复合组件在严苛服役环境下的界面失效行为和退化过程,阐明组件界面演变规律和性能退化机制,提出界面优化设计方案;其三、探索界面精细结构和过渡区组分对其界面可靠性能的影响规律,发展界面性能调控及可靠性控制的原理与方法。本研究有助于丰富和发展陶瓷/金属复合组件的制备方法,为解决严苛环境下的界面失效难题和提高复合组件的界面可靠性提供理论依据和技术支持。

结项摘要

本项目针对航空航天、深海工程、核能、电子通信等领域国家高端装备对高性能结构-功能一体化陶瓷/金属复合材料及其组件的迫切需求,通过对陶瓷/金属复合材料结构-功能一体化设计实现了性能提升与可靠性控制,发展了在苛刻服役环境下具有高可靠性、长寿命的陶瓷/金属复合材料及其组件的可控制备和界面性能调控技术。通过一体化制备工艺精度的控制研究,明确复合组件性能与工艺参数之间的关系,发展复合组件的氧化铝/可伐合金一体化可控制备技术,同时考察了基于一体化工艺制备的氧化铝/镍复合材料在严苛环境下的界面失效行为和退化过程,阐明了氧化铝/镍复合材料明界面演变规律和性能退化机制;探索了氧化铝/氧化石墨烯复合材料界面精细结构对其力学性能和界面可靠性能的影响规律,发展了界面性能调控及可靠性控制的原理与方法。本研究丰富和发展了陶瓷/金属复合材料及其组件的制备方法,为解决严苛环境下的界面失效难题和提高复合组件的界面可靠性提供理论依据和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Cu663合金表面石墨-铜三维复合润滑层的构筑与摩擦学性能研究
  • DOI:
    10.16078/j.tribology.2020171
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄国威;樊舒凯;李婷;孙涛;樊恒中;苏云峰;宋俊杰
  • 通讯作者:
    宋俊杰
Structural Design and Performance Study of Co-densified Continuous Reticular Cu663/graphite Self-lubricating Composites
共致密连续网状Cu663/石墨自润滑复合材料的结构设计及性能研究
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2022.108050
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Tribology International
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Shukai Fan;Hengzhong Fan;Jun Cheng;Junjie Song;Yunfeng Su;Guowei Huang;Xiaoyu Zhang;Jun Yang;Litian Hu;Yongsheng Zhang
  • 通讯作者:
    Yongsheng Zhang
Synthesis and mechanical and elevated temperature tribological properties of a novel high-entropy (TiVNbMoW)C4.375 with carbon stoichiometry deviation
具有碳化学计量偏差的新型高熵 (TiVNbMoW)C 4.375 的合成及其机械和高温摩擦学性能
  • DOI:
    10.26599/jac.2023.9220679
  • 发表时间:
    2023-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ADVANCED CERAMICS
  • 影响因子:
    16.9
  • 作者:
    Li, Jicheng;Zhou, Yanchun;Zhang, Yongsheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Yongsheng
高熵(TiVTaMoW)C陶瓷与不同配副间的摩擦磨损特性
  • DOI:
    10.14062/j.issn.0454-5648.20220050
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李继承;陈淑娜;孙秋安;樊恒中;苏云峰;宋俊杰;胡丽天;张永胜
  • 通讯作者:
    张永胜
Strong, tough and high temperature self-lubricated fibrous monolithic ceramic in Al2O3/Cr2O3 system
Al2O3/Cr2O3 系强韧高温自润滑纤维整体陶瓷
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2022.107646
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Tribology International
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Shuna Chen;Yunfeng Su;Qiuan Sun;Hengzhong Fan;Junjie Song;Litian Hu;Yongsheng Zhang
  • 通讯作者:
    Yongsheng Zhang
共 5 条
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其他文献

楔形角度和分散剂对双向冷冻法制备仿生层状陶瓷显微结构的影响
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    10.14062/j.issn.0454-5648.2019.12.01
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴杰;宋俊杰;樊恒中;苏云峰;张永胜;胡丽天
  • 通讯作者:
    胡丽天
氧化铝/石墨-硫酸钡层状复合材料的摩擦学性能及润滑机理
  • DOI:
    10.16078/j.tribology.2019071
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋俊杰;樊恒中;苏云峰;张永胜;胡丽天
  • 通讯作者:
    胡丽天
热氧化改性TC4合金在液体润滑条件下的摩擦学行为研究
  • DOI:
    10.16078/j.tribology.2017.04.010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙奇春;胡天昌;樊恒中;徐仰涛;张永胜;胡丽天
  • 通讯作者:
    胡丽天
氧化铝层状自润滑复合陶瓷的宏/微观结构设计及性能调控
  • DOI:
    10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2020.04.001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    现代技术陶瓷
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋俊杰;张永胜;樊恒中;苏云峰;胡丽天
  • 通讯作者:
    胡丽天
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    面上项目