Ti-Al合金γ/α2界面结构及拉伸变形行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,通过考察共格和半共格界面,发现体系总能量随两相厚度比变化,得到2种界面相互转变的临界片层厚度;对不同片层厚度的Ti-Al合金进行垂直界面的拉伸加载,发现共格界面的屈服强度高于半共格界面,断裂行为随γ和α_2相的厚度比变化。塑性变形首先发生在γ相一侧,形成Shockley偏位错,进而通过剪切传递方式穿过γ/α_2界面,激活a2相的锥面层错;γ/α_2界面为后续的位错和孪生提供形核点。     

薄膜生长初期岛形貌转变的模拟研究

用Kinetic Monte Carlo（KMC）方法实现了（001）衬底上薄膜生长初始阶段岛形貌的模拟。在模型中考虑了原子沉积、吸附原子扩散和绕岛运动等过程，并考虑了衬底温度、沉积速率、Lennard-Jones（L-J）作用势范围等因素对生长的影响。研究了岛边缘亚稳粒子绕岛运动对岛形貌的影响。结果表明，绕岛运动越强岛形貌越趋于紧致状。模拟中发现：当绕岛能力相同时，随着衬底温度的升高，岛形貌由紧致向枝晶转变。     

剪切应力对Ti-6Al-4V合金α相形核及微织构形成的影响

采用相场动力学方法模拟Ti-6Al-4V合金中β→α转变过程,研究钛合金中不同方向的外加剪切应力对α析出相变体形核及微织构形成的影响。模型输入数据来自Pandat热力学与动力学数据库及Jmat Pro(TTT-Ti)。选取x[101]-y[12■]-z[■11]坐标系,保持时效温度不变,分别沿(101)[■11]_β或(12■)[■11]_β施加不同大小(10、30及50MPa)的正反向切应力,考察剪切加载对合金微观组织演化的影响。结果表明:过冷度一定时,随剪切应力增大,析出变体与剪切应力之间的弹性相互作用在相变过程中逐渐起主要作用,对α相变体的选择作用逐渐增强;应力大小一定时,切应力对变体选择的作用强于正应力;沿(101)[■11]_β或(12■)[■11]_β方向外加剪切应力,正向切应力分别促进2种与1种α变体的选择,而反向切应力均主要选择1种α变体。因而,在β向α转变过程中,切应力更有利于α相微织构的形成。     

Ti-6Al-4V中界面能对α相片层生长的影响三维相场模拟

采用相场方法定量模拟了界面能各向异性对Ti-6Al-4V合金片层α相生长的影响.模拟所需的动力学与热力学数据分别来自DICTRA和Thermo-Calc数据库.结果表明,在高温热处理条件下,界面能各向异性是控制α相形貌的重要因素.温度越高α相沿长度方向生长越慢,片层的宽度和厚度越大.定量研究了新生α相和残余β相的宽度和厚度随模拟条件的变化,统计结果表明,对应于不同的界面能各向异性,α相的宽厚比演化规律不同,界面能各向异性越强,生成的α相越宽,残余β相宽度也越大.溶质场分析表明,生长过程中溶质分布不均匀,在相界β侧形成了Al贫瘠区和V富集区,且界面能各向异性越强,溶质场不均匀越明显.     

基于自组织神经网络的滚动轴承状态评估方法

针对单一特征在进行故障诊断时准确率不高的问题,提出了一种基于自组织神经网络（SOM）的滚动轴承状态评估方法。该方法首先从原始振动信号中提取出多特征数据,运用主成分分析（PCA）方法对多特征数据进行预处理,采用SOM进行网络训练,构建多特征数据的融合模型,输出竞争神经元层的权值矢量;然后,计算每一个样本到竞争神经元层权值矢量的最小欧氏距离,输出最终的融合指标;最后,通过比较待检测样本与正常样本的最小欧氏距离的差异来判断轴承的状态。将该方法应用于滚动轴承状态评估,试验结果表明：融合指标比单一指标对早期故障更加敏感、更加稳健;同时,融合指标能够定量地描述轴承状态的劣化过程。     

钛基合金的多尺度模拟与优化设计

钛基合金微观组织复杂、与性能的关系尚不完全清楚,存在一些仅靠实验难以解决的矛盾,如钛铝金属间化合物具有良好的高温性能,但其室温塑性较低,制约其在航空发动机等领域的广泛应用;而对于医用植入合金和柔韧钛合金要求在低弹性模量条件下实现高强度。本研究针对航空发动机中应用的高温钛基合金和具有广泛应用前景的低模量多功能钛合金两类材料,充分利用信息化手段,特别是发挥超级计算的作用,通过集成电子、原子层次计算探索合金化对相变的影响、形变机制及其与变形条件的关系;借助相场动力学模拟结合热力学动力学数据库分析,揭示高温成形、热处理和使役过程中的微观组织演化动力学规律;借助有限元模拟轧辊孔型等因素对钛合金丝材成形工艺的影响,并通过实验研究加以验证,实现合金的计算辅助设计和多种性能及工艺的综合优化。     

军民融合背景下我国金属材料标准融合发展浅析

在军民融合上升为国家战略的背景下,军民融合标准化建设具有重要意义,材料标准化已成为标准化军民融合的发展重点。以金属材料标准为例,深入分析我国标准现状以及存在的问题,探索军民融合背景下通用性标准建立的方法,为我国军民融合背景下材料标准融合发展提供新思路。研究发现我国现行金属材料标准存在数量大、行业级以上标准少,标准体系不完善,标准不通用,关键材料生产过程控制标准缺失等问题。建议通过建立主干材料技术与管理标准体系,进行主干材料标准化顶层设计,通过整合修订现行标准形成主干材料通用标准,从而促进主干材料的标准化和通用化,推动主干材料的系列化发展和体系化选用,实现以标准融合推动军民技术融合的目标。     

光学浮区定向生长Ti-43Al-3Si合金

采用光学浮区定向凝固炉,对Ti-43Al-3Si合金进行引晶定向生长研究.从直径70 mm铸棒中切取直径9 mm多晶棒为籽晶,在5 mm/h的速度下引晶生长出了微观片层平行于生长方向的定向合金.采用OM对获得试样的组织进行观察,结果表明,在开始凝固的L+α+β三相共存区中,多晶棒有效引晶并控制了心部α相,并在曲面生长条件下逐渐发展成为占据主导地位的组织结构.对实验中多晶籽晶的选取、三相共存及曲面生长原理进行了深入讨论.