二维非晶纤维/镁合金复合材料强韧性机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51671067
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:69.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0105.金属基复合材料与结构功能一体化
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:邢大伟; 孙海超; 赵信毅; 沈喆; 吴明;
- 关键词:
项目摘要
Magnesium alloy composites with tailored amorphous microwire structures become a new direction for scientific research, which exhibits enhanced tensile ductility together with higher strength. A new experiment means of observation in situ by use of scanning electron microscope with a tensile stage and digital scattering correlation method is put forward to develop the mechanisms of amorphous microwires improving strength-toughness properties of magnesium alloy composites. In this project, a CoFeSiB two-dimensional metallic glass microwire structure will be developed by weaving and braze welding methods. A MgZnNdZr alloy composite with uniform two-dimensional amorphous microwire structures will be prepared by semi-solid extruding techniques. Their microstructures and interface adhesion mechanisms will be investigated by advanced analytical techniques. The plastic deformation behaviors and fracture mechanisms of magnesium alloy composites with two-dimensional amorphous microwire structures will be examined in situ by means of scanning electron microscope with a tensile stage under quasi-static tension loading mode. The relationship of the feature of amorphous microwire structures and plasticity deformation and fracture strength will be clarified. The elastic deformation behavior and the stress transport between the amorphous microwire and the magnesium alloy matrix will be studied by using digital scattering correlation method. The strain and stress transfer mechanisms between the amorphous microwire and the magnesium alloy matrix will be studied. This project will provide a better understanding of the mechanisms of amorphous microwires improving strength-toughness properties of magnesium alloy composites. It will be expected that this study will lay the solid foundation for the exploration of magnesium alloy composites with high strength-toughness capacity.
具有显著拉伸塑性及高强度非晶纤维/镁合金复合材料是一新科学研究方向。提出使用数字散斑相关法及扫描电镜原位观测新手段,探究非晶纤维提高镁合金强韧性机理。使用编织及钎焊方法制备CoFeSiB二维非晶纤维结构,使用半固态挤压技术制备含二维非晶纤维结构的MgZnNdZr合金复合材料,应用先进分析技术研究其微观结构及界面结合机制。设计扫描电镜原位观测准静态单轴拉伸实验,研究含二维非晶纤维结构镁合金复合材料塑性变形及断裂机制,建立非晶纤维特征与塑性变形及断裂强度关系。使用数字散斑相关法原位观测复合材料弹性变形及非晶纤维与镁合金间应力传输。研究非晶纤维与基体间应力和应变转换机制。深入认识非晶纤维提高镁合金复合材料强韧性机理,为设计及开发高强韧镁合金复合材料提供理论指导。
结项摘要
镁合金具有高的比强度和良好的铸造性能,如何进一步提高其强韧性是研究的重点。本研究采用高强度非晶纤维增强的方法制备镁合金/非晶纤维复合材料。采用熔体抽拉法制备了具有高晶化温度的非晶纤维,平均强度达到2833.87MPa,适合作为镁合金增强体。利用自行设计的设备,采用挤压铸造法制备了非晶纤维增强镁基复合材料,通过保压时间、熔体温度及非晶丝预热温度等参数研究,优化了制备工艺,获得了界面结合良好的镁合金/非晶纤维复合材料,强韧性明显提高。采用SEM、TEM分析了界面非晶纤维与镁合金基体的界面,采用Miedema混合焓模型分析界面反应规律。Ni元素向镁合金基体中扩散,在Ni基非晶纤维边缘形成4-12μm厚的扩散层,在扩散层内形成少量的Mg-Ni化合物。随着温度的升高,界面反应物增加,界面结合强度增强,而非晶纤维未出现晶化现象。采用数字散斑相关法原位分析了复合材料变行行为,通过局部应变分析,确定了非晶纤维增强复合材料应变规律。剪切应变集中明显增加,弹性区内近似平行Y方向,塑性阶段方向性消失,等应变线形状趋于圆形,并随应力增加,剪切应变的集中现象明显。在拉伸件载荷下,裂纹萌生后可以通过界面传递载荷,载荷继续加大,最弱的Ni基非晶纤维开始断裂,在应力集中下使界面脱粘,裂纹沿纤维表面纵向扩张,而其它完整的非晶纤维继续承受载荷,随后拔出断裂,往复发生,直到完全断开。应力集中因为界面脱粘及镁基体塑性变形而得到松弛,促使裂纹停止扩展,这种裂纹扩展方式充分发挥了非晶纤维的增强作用,使镁合金/非晶纤维复合材料的强度和塑性得到提高。
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(1)
Tensile Strength Reliability Analysis of Cu48Zr48Al4 Amorphous Microwires
Cu48Zr48Al4非晶微丝拉伸强度可靠性分析
- DOI:10.3390/met6120296
- 发表时间:2016-12-01
- 期刊:METALS
- 影响因子:2.9
- 作者:Sun, Haichao;Ning, Zhiliang;Xue, Xiang
- 通讯作者:Xue, Xiang
Oxidation and Ignition Behaviors of Molten Mg-Nd-Zr Alloy in Resin-Sand Mold
树脂砂型中Mg-Nd-Zr合金熔液的氧化和着火行为
- DOI:10.1007/s11665-019-04181-1
- 发表时间:2019-09-01
- 期刊:JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING AND PERFORMANCE
- 影响因子:2.3
- 作者:Zhao, Xinyi;Ning, Zhiliang;Sun, Jianfei
- 通讯作者:Sun, Jianfei
Effect of strain rate on tensile bebavior in amorphous fibers by an in-situ video extensometer system
通过现场视频引伸计系统研究应变率对非晶纤维拉伸行为的影响
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:Materials Science & Engineering A
- 影响因子:--
- 作者:S.D.Jiang;H.Wang;Y.J.Huang;H.X.Shen;D.W.Xing;Z.L.Ning;J.F.Sun
- 通讯作者:J.F.Sun
In-situ tensile testing of ZrCu-based metallic glass composites.
ZrCu基金属玻璃复合材料的原位拉伸测试
- DOI:10.1038/s41598-018-22925-2
- 发表时间:2018-03-15
- 期刊:Scientific reports
- 影响因子:4.6
- 作者:Sun HC;Ning ZL;Wang G;Liang WZ;Pauly S;Huang YJ;Guo S;Xue X;Sun JF
- 通讯作者:Sun JF
Long-term room-temperature aging treatrment of a bulkd metallic glass compoiste
大块金属玻璃复合材料的长期室温老化处理
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Peng Xue;Yongjiang Huang;Simon Pauly;Songhan Jiang;Shu Guo;Zhiliang Ning;Jianfei Sun
- 通讯作者:Jianfei Sun
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其他文献
Long-term room-temperature aging treatment of a bulk metallic glass composite
大块金属玻璃复合材料的长期室温老化处理
- DOI:10.1016/j.jallcom.2019.153165
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:薛鹏;黄永江;Simon Pauly;蒋松山;郭舒;宁志良;孙剑飞
- 通讯作者:孙剑飞
Effect of depressurizing speed on mold filling behavior and entrainment of oxide film in vacuum suction casting of A356 alloy
减压速度对A356合金真空吸铸充模行为及氧化膜夹带的影响
- DOI:10.1016/s1003-6326(16)64463-1
- 发表时间:2016-12
- 期刊:Transactions of Nonferrous Metals Society of China
- 影响因子:4.5
- 作者:刘闪光;曹福洋;伊军英;赵信毅;曾静;宁志良;孙剑飞
- 通讯作者:孙剑飞
Evolved gas analysis of PEP-SET sand by TG and FTIR
通过 TG 和 FTIR 对 PEP-SET 砂的逸出气体进行分析
- DOI:10.1016/j.jaap.2017.04.012
- 发表时间:2017-09
- 期刊:JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS
- 影响因子:6
- 作者:赵信毅;宁志良;曹福洋
- 通讯作者:曹福洋
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宁志良的其他基金
面心立方高熵合金低温电磁成形机理
- 批准号:52371025
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
非晶合金非均匀结构调控与力学性能相关性
- 批准号:52071118
- 批准年份:2020
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目