项目名称： 耐损伤高强铝合金组织与***能调控技术研究

　　主要完******： 刘文辉 邓运来 陈宇强

　　主要完成单位： 湖南科技大学 中南大学

　　铝合金具有密度低、比强高、导热***好等一系列优点，在航空航天、轨道交

　　通以及核电工程等领域有着非常广泛的应用， 然而，疲劳损伤一直是威胁铝合金

　　构件服役安全的主要原因。 因此，设计制备耐损伤高强铝合金一直是工程与材料

　　科学领域研究的热门课题。 本项目以晶体塑***理论为基础， 建立织构演化、 微空

　　洞、微裂纹演化的 3D 晶体细观模型，为高强铝合金构件的损伤演化研究赋予真

　　实的几何形象和物理过程， 模拟分析第二相、 晶体取向等对铝合金损伤演化的影

　　响，优化高强铝合金微观组织以提高铝合金断裂***能。 以优化的微观组织为目标，

　　通过调控材料成分、均匀化制度、固溶处理、淬火工艺制备耐损伤高强铝合金。

　　发表的 8 篇代表***论文他引 283 次，SCI 他引 100 余次，受到了国内外同行的高

　　本项目完成了国家 973 计划 2 项、国家自然科学基金委机械工程学科青年基

　　金 1 项，另有 3 项在研国家自然科学基金。 本项目采用理论分析、 计算模拟和实

　　验分析等手段，从宏、细、微观三个尺度揭示铝合金构件中晶体取向、粒子形状

　　与尺寸、织构等对损伤形核及演化的影响， 探明有利于提高高强铝合金断裂***能

　　的细观结构，蕞后通过优化材料成分、均匀化制度、固溶处理、淬火工艺来调控

　　铝合金的第二相粒子、 晶体取向分布， 制备耐损伤高强铝合金， 取得了系列创新

　　***的研究成果： 1）在有限元模型中以晶体取向为桥梁引入材料的织构信息和考

　　虑各向异***效应的晶体塑***本构模型，首次建立了晶体取向与损伤演化的

　　体有限元模型， 揭示了晶体取向影响空洞形状、 空洞长大方向、 空洞加速聚合以

　　及裂纹形成的原因； 2）建立了铝合金损伤演化的多晶体有限元模型， 确立了 FCC

　　晶体中取向差对空洞聚合的影响， 首次从位错滑移理论的角度揭示了再结晶影响

　　合金断裂模式的物理本质； 3）揭示了高强度铝合金在均匀化热处理过程中第二

　　相粒子间的交互作用机理， 建立了一种促进 Al 3Zr 相均匀分布的热处理技术模型，

　　提出了一种提高铝合金疲劳***能的均匀化制度； 4）探明了高强度铝合金织构、

　　第二相粒子等显微组织在分级固溶热处理过程中的演变规律， 揭示了固溶制度对

　　织构及损伤演化的影响规律； 5）建立了高强铝合金淬透***的表征方法，确定了

　　淬火冷却过程中主合金元素、 微合金化以及晶体缺陷对高强度铝合金淬火敏感***

　　的影响机理； 6 ）结合原位观测以及微观组织分析，阐明了粗大第二相、晶界以

　　及晶粒取向等微结构特征对铝合金疲劳行为的本质作用机理，揭示了

　　Brass 等织构特征对铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响机理， 制备了不同晶粒尺寸

　　以及织构特征的合金，分析了 Brass 和 Cube织构对铝合金疲劳裂纹扩展速率的

　　影响，进一步验证了微结构特征对铝合金疲劳损伤行为的影响规律， 提出了一种

　　黄铜织构抗疲劳铝合金板材的加工方法。 这些研究成果为高强高韧铝合金构件的

　　设计、成形及加工提供了重要的理论依据和技术支持。

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