亚稳β钛合金应力时效行为及变体选择晶体学机制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51801156
- 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:E0104.金属结构材料与力学行为
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:李桓; 唐璐瑶; 陈娜娜; 高溥艺; 张涛;
- 关键词:
项目摘要
Metastable β titanium alloys are important bearing structural materials for aeronautical applications due to their excellent mechanical properties. The dynamic evolution of microstructure under the coupling process of stress loading and aging precipitation has become a hot science issue. It is also the key of accurate control of microstructure and performance optimization of titanium alloys. However, the stress aging behavior of titanium alloys is not completely clear, especially the variant selection mechanism. The present project combines In-/Ex-situ characterization methods and crystallographic calculations to elucidate the alloying elements diffusion mechanism in metastable titanium alloys under different stress loading states, reveal the precipitation behavior and crystallographic variant selection mechanism of ω phase and α phase, establish the precipitation kinetics model of ω phase and α phase under stress aging condition, quantitatively characterize the relationship between stress aging technology-microstructure characteristics-mechanical property, and reveal the damage-fracture mechanism. The results can enrich the solid state transformation theory of metastable β titanium alloy and further develop the basic research of the phase transformation crystallography of titanium alloy. It can also provide a novel way for strengthening and toughening of metastable β titanium alloy. The study has great theoretical significance and engineering application value to the precise control and optimization of microstructure-property in thermomechanical processes.
亚稳β钛合金由于其优异的力学性能而成为航空工业应用领域重要的承力结构材料。近年来钛合金在应力加载与时效析出过程耦合作用下的微观组织动态演化规律成为热点科学问题,也是实现其组织精确调控和性能优化的关键,而目前关于钛合金应力时效行为的研究尤其是变体选择机制研究还不完全清楚。本项目将In-/Ex-situ表征手段以及晶体学计算等方法相结合,阐明亚稳β钛合金在不同应力加载方式下合金元素扩散机制,揭示不同应力加载方式对ω相及α相形核析出规律及变体选择晶体学机制,建立应力时效条件下ω相及α相析出动力学模型,定量表征应力时效工艺-微观组织特征-力学性能关系,揭示应力时效组织变性损伤断裂机理。研究结果不仅可以丰富亚稳β钛合金固态相变理论,进一步发展钛合金相变晶体学的基础研究,而且可为此类合金强韧化提供新的途径,对实现该类钛合金热成型过程中的组织-性能精确调控和优化具有重要的理论意义和工程应用价值。
结项摘要
亚稳β钛合金由于其优异的力学性能而成为航空工业应用领域重要的承力结构材料。近年来钛合金在应力加载与时效析出过程耦合作用下的微观组织动态演化规律成为热点科学问题,也是实现其组织精确调控和性能优化的关键。本项目以新型亚稳β钛合金Ti-7Mo-3Nb-3Cr-3Al(Ti-7333)作为研究对象,阐明了Ti-7333合金在等温应力时效、变温应力时效以及预变形时效等不同处理方式下ω相及α相析出演变规律,揭示了不同应力加载方式对ω相及α相变体选择的晶体学机制,掌握了应力时效条件下ω相及α相析出动力学特征,定量表征了应力时效工艺-显微组织特征-力学性能关系,探明了亚稳β钛合金应力时效组织变形损伤断裂机理,丰富和发展了亚稳β钛合金相变晶体学理论,为亚稳β钛合金组织性能调控和优化提供科学的理论依据。研究结果表明,施加弹性应力或室温预变形可以显著影响ω相及α相析出动力学特征,根据工艺参数条件不同抑制或促进相变发生;在此过程中发生强烈的变体选择效应,析出相变体种类具有典型的应力敏感性;外加弹性应力通过改变析出相与β基体的晶格常数,进而影响相界面特征,改变α相的析出及生长机制;预变形应力诱发马氏体同样存在变体选择效应且对后续时效α相析出产生决定性影响;不同时效工艺后合金组织变形、损伤、断裂机理显著不同。研究成果共发表学术论文15篇,其中SCI论文14篇;培养博士研究生3名,硕士研究生3名;申请国家发明专利4项,其中授权2项;获得2020年度陕西高等学校科学技术奖励一等奖(项目负责人排名第三);参加学术会议7人次并作口头报告,获优秀报告奖2次。
项目成果
期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Microstructural evolution and FCC twinning behavior during hot deformation of high temperature titanium alloy Ti65
高温钛合金Ti65热变形过程中的组织演变及FCC孪生行为
- DOI:10.1016/j.jmst.2020.02.026
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Materials Science & Technology
- 影响因子:10.9
- 作者:Zhang Zhixin;Fan Jiangkun;Tang Bin;Kou Hongchao;Wang Jian;Wang Xin;Wang Shiying;Wang Qingjiang;Chen Zhiyong;Li Jinshan
- 通讯作者:Li Jinshan
Microstructure and Texture Variations in High Temperature Titanium Alloy Ti65 Sheets with Different Rolling Modes and Heat Treatments
不同轧制方式和热处理高温钛合金Ti65板材的显微组织和织构变化
- DOI:10.3390/ma13112466
- 发表时间:2020
- 期刊:Materials
- 影响因子:3.4
- 作者:Zhao Ding;Fan Jiangkun;Zhang Zhixin;Liu Xudong;Wang Qingjiang;Chen Zhiyong;Tang Bin;Kou Hongchao;Jia Shuanxiao;Li Jinshan
- 通讯作者:Li Jinshan
Crystallography and asymmetry of tensile and compressive stress-induced martensitic transformation in metastable beta titanium alloy Ti-7Mo-3Nb-3Cr-3Al
亚稳β钛合金Ti-7Mo-3Nb-3Cr-3Al拉压应力诱导马氏体转变的晶体学和不对称性
- DOI:10.1016/j.jallcom.2019.151762
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Gao Puyi;Fan Jiangkun;Sun Feng;Cheng Jun;Li Lei;Tang Bin;Kou Hongchao;Li Jinshan
- 通讯作者:Li Jinshan
On the nature of a peculiar initial yield behavior in metastable beta titanium alloy Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.5Fe with different initial microstructures
不同初始组织亚稳β钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.5Fe特有初始屈服行为的本质
- DOI:10.1016/j.jmst.2019.07.053
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Materials Science & Technology
- 影响因子:10.9
- 作者:Fan Jiangkun;Zhang Zhixin;Gao Puyi;Yang Ruimeng;Li Huan;Tang Bin;Kou Hongchao;Zhang Yudong;Esling Claude;Li Jinshan
- 通讯作者:Li Jinshan
The effect of cubic-texture on fatigue cracking in a metastable β titanium alloy subjected to high-cycle fatigue
立方织构对亚稳态β钛合金高周疲劳疲劳裂纹的影响
- DOI:10.1016/j.ijfatigue.2020.105872
- 发表时间:2020
- 期刊:International Journal of Fatigue
- 影响因子:6
- 作者:Zhihong Wu;Hongchao Kou;Nana Chen;Zhixin Zhang;Fengming Qiang;Jiangkun Fan;Bin Tang;Jinshan Li
- 通讯作者:Jinshan Li
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