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长寿命高温材料国家重点实验室2019年开放课题申请指南

长寿命高温材料国家重点实验室(以下简称实验室)依托于东方电气集团红足一世足球网 ,20159月获科技部批准建设。实验室瞄准国家及企业的重大需求,旨在缩短能源透平关键部件用材及其制备技术的研发周期,促进长寿命高温材料基础研究和科研成果的产业化,实现能源高效利用。

为贯彻实验室开放、流动、联合、竞争的运行方针,充分发挥并不断加强实验室在长寿命高温材料及相关领域的科学研究、人才培养、技术创新和学术交流等方面的优势,实验室面向国内外科研人员设立开放基金。现发布2019年度开放基金资助课题(以下简称开放课题)申请指南。

一、     开放基金资助课题

围绕实验室的发展目标与长寿命高温材料开发与应用、重型燃机高温叶片精确制备成形、大尺寸高温部件服役性能及可靠性评价三个研究方向,实验室本期拟支持的6个开放课题详情如下:

(一)课题名称:凝固过程中的热量、质量和动量传输的基础应用研究

研究内容:针对重型燃机高温叶片精确制备成形技术中凝固过程的热量、质量和动量传输(三传过程),开展合金在自然对流和受迫对流作用下的微观组织变化、浓度(成份)偏析、温度场演化方面的研究。受迫对流是通过施加多运动形态(行波磁场、旋转磁场和螺旋磁场)、多模式(磁场在时、空上的调制)、多频率(0.01 - 200Hz)、多磁场激励形式(永磁体型、线圈型)的电磁场来实现的。通过超声多普勒测速仪(UDV)对液态金属的流动形态进行实时、全场、动态、定量地测量分析。采用定向凝固炉(Bridgeman类型)实验,研究凝固组织的CET、晶体生长过程、温度场和浓度偏析等凝固现象。

主要技术指标:研究合金在自然对流和受迫对流作用下凝固过程的热量、质量和动量传输过程,揭示施加电磁场,在合金熔体内部的产生的电磁力(洛仑兹力)等多物理场耦合作用下的凝固机制;掌握通过施加合适的电磁场改善凝固偏析缺陷的目的;发表两篇SCI论文,其中一篇影响因子在1.0以上。

项目经费:20万元

实施周期:18个月。

(二)课题名称:微动疲劳损伤机制和预防措施研究

研究内容:研究高温材料的微动疲劳损伤机制,从机理上研究高温螺栓用材料微动损伤过程。为了预防高温螺栓的微动疲劳损伤,重点研究以下三个科学问题:(1)合适的螺栓预紧力范围,及对微动疲劳损伤的影响;(2)合适的螺栓螺纹润滑方案,包括润滑剂、涂层的选择,及降低微动疲劳损伤的效果;(3)可能的螺栓结构优化,包括螺纹螺距、螺栓旋合长度、螺母尺寸等。

主要技术指标:通过理论研究、数值模拟、试验验证等方法,可以识别高温螺栓的微动疲劳损伤机制和损伤过程;研究恰当的措施显著降低高温螺栓螺纹的微动疲劳损伤,包括合适的预紧力范围、恰当的螺栓润滑方案、螺栓结构优化等;发表SCI论文一篇,影响因子在1.0以上。

项目经费:不超过15万元

实施周期:12个月

(三)课题名称:强隔热高应变容限热障涂层系统原位测试方法及失效机制研究

研究内容:针对大气等离子喷涂、带表面纵向裂纹结构的新型高应变容限、厚质热障涂层系统,开展力致失效机制的原位研究,包括:研制可集成于光学显微镜、激光显微系统、扫描电子显微镜等观测设备的微型原位加载平台;基于上述观测设备与原位同步加载装置,考察机械载荷下高应变容限厚质热障涂层系统的表界面裂纹扩展行为、应变演化规律及失效模式;结合数值模拟方法,阐明涂层宏观几何参数(厚度、模量等)与微观结构参数(垂直裂纹密度、深度等)对涂层失效行为的影响规律。

主要技术指标:研制微型原位加载平台1套:载荷不小于2000N,力分辨率不低于0.1N,位移分辨率不低于10μm,尺寸不超过150*100*40mm(便于集成于多种观测设备),可实现拉伸、压缩、三四点弯曲加载功能。揭示机械载荷下高应变容限、厚质热障涂层原位失效机制,获得涂层宏观几何与垂直裂纹微观结构参数的影响规律。发表2SCI论文。

项目经费:不超过20万元

实施周期:24个月。

(四)课题名称:IN939材料的热等静压工艺和机理研究

研究内容:针对具有完全自主知识产权燃气轮机用联体导叶片材料IN939,开展热等静压工艺和机理研究。内容包含:

1)适合IN939铸件的热等静压工艺开发,包含升降温条件、气氛条件,最佳处理温度、压力、时间等参数;

2)直径2mm4mm6mm8mm、长度50mm的沉孔,孔口真空钎焊,经过该热等静压处理后研究缺陷闭合、元素迁移、热等静压机理研究;

3)研究热等静压气氛纯度、压力对该合金表面贫化层、氧化层的影响规律和损伤机制。

主要技术指标:

1)通过系列工艺实验、缺陷闭合实验、组织金相研究,掌握最佳热等静压处理工艺;

2)揭示热等静压缺陷闭合机理、元素迁移机制,以及表面贫化层和氧化层的演变机制和控制措施。

3)致密度提高率≥0.15%,截面显微疏松全部闭合,无初熔组织,贫化层+氧化层深度≤20μm

4)发表两篇SCI论文,其中一篇影响因子在1.0以上。

项目经费:不超过20万元

实施周期:24个月。

(五)课题名称:630℃汽轮机机组转子轴颈激光熔敷工艺及元素迁移规律研究

研究内容:

1) 开发力学性能满足要求的FB2材料激光熔敷工艺;

2) 开发抑制Cr元素向熔敷层迁移的激光熔敷工艺;

3) 研究熔敷层、熔敷界面和热影响区的微观组织、相组成和力学性能(含疲劳性能);

4) 研究熔覆及热处理后应力分布规律。

主要考核指标:

1) 发表文章2篇,其中1篇为SCI论文,申请专利1项;

2) 熔敷金属工作面Cr含量<2%

3) 开发出一种熔覆层及热影响区硬度控制在160320HV的铁基合金激光熔覆粉末;

4) 超声波检验、磁粉检验无超标缺陷;

5) 热影响区无微裂纹;

6) 熔覆层的裂纹扩展速率不大于母材的1.2倍;

7) 模拟件热处理后各部位的屈服强度、抗拉强度和冲击性能满足东汽转子堆焊技术标准要求;

8) 模拟件热处理后应力分布均匀,应力水平低于194 MPa

项目经费:不超过20万元

实施周期:24个月。

(六)课题名称:高参数等级超超临界汽轮机高温阀芯件堆焊机理与服役后界面演化行为研究

研究内容:针对600~620℃汽轮机超超临界汽轮机高温阀芯件密封面堆焊层服役后开裂脱落问题,从保证高参数阀芯件密封使用需求出发,开展不同材料堆焊工艺焊接机理和产品服役界面演化规律研究:采用Stellite6合金、IN625镍基高温合金、Inconel 82镍基过渡层+Stellite6合金三种堆焊方式进行工艺优选,完成堆焊接头的物相结构、应力-应变模拟计算和宏观性能对比等分析,以及模拟服役工况条件下堆焊接头的元素扩散分布、物相转变特征以及组织和性能演化机制等,完成对不同工艺堆焊接头在服役前后的综合性能及寿命评估对比,筛选最优工艺。

主要技术指标:研究不同堆焊工艺服役前的综合性能,掌握接头物相结构和宏观力学性能;对比服役后接头元素扩散和物相转变特征,揭示高温工况下堆焊接头界面组织和性能的稳定性及其演化机制;发表两篇论文,其中一篇为SCI论文。

项目经费:不超过20万元

实施周期:24个月。

七)课题名称:燃机定向合金MarM247LC服役行为评价

研究内容:针对燃气轮机用定向凝固合金材料Mar-M247LC研究需求,开展定向铸件在热-力耦合下的组织结构演变规律的研究。利用热暴露实验和高通量持久实验获得不同应力及时间条件下的微观组织演变规律,构造Mar-M247LC合金近服役条件下0-10000h的微观组织数据库;利用γ′相体积分数(Vf)、筏形完善程度(Ω)及筏排厚度(D)等参量对微观组织进行量化表征,建立微观组织量化表征数据库,为Mar-M247LC合金近服役条件下微观组织与蠕变性能量化关系的建立提供数据支撑。

主要技术指标:基于合金在不同应力及时间条件下的组织演变规律,掌握合金在服役温度下的蠕变机理及服役行为;揭示合金蠕变损伤的内在机制,建立微观组织损伤程度的量化表征数据库,可为叶片服役损伤评价提供支撑;发表影响因子在1.0以上的1SCI论文。

项目经费:不超过15万元

实施周期:24个月。

 

 

二、     开放课题的申请条件和流程

1. 开放课题申请者的条件

1)凡具有博士学位或高级职称,希望在长寿命高温材料领域开展研究工作的国内外科研人员,均可申请实验室开放课题。

2)实验室固定人员不得承担开放课题,但为了保障开放课题的顺利进行,每项开放课题必须至少有一名实验室固定人员作为课题联系人。

2. 开放课题的申请程序

申请者须参照本指南中的开放课题要求,填写并提交《长寿命高温材料国家重点实验室开放课题申请书》(格式见附件),经所在单位审核同意并盖章后,将申请材料纸质稿(一式三份)和相同内容的电子稿(word文档、盖章后的PDF扫描件)报送实验室办公室(联系人和联系方式见文末)。申请书为A4幅面,双面打印,用两颗订书针于左侧装订成册。

自本指南发布之日起,开始接受课题申请,61412点后停止接受申请材料。课题起始时间为201991日。

三、     其他要求

1.开放课题资助经费用于开放课题研究所需的科研业务费、材料费和在本室工作期间的往来差旅费等费用,开放课题资助经费的使用应符合《国家重点研发计划资金管理办法》等相关科技计划管理及经费管理办法规定。

2.凡在实验室开放课题资助下发表的论文或取得的其它成果,必须注明长寿命高温材料国家重点实验室开放课题资助(英文为:Supported by the fund of State Key Laboratory of Long-life High Temperature Materials)字样,并加注课题批准号。在成果鉴定和申报各类奖励时也必须做出同样的标注。

3.每个项目至少发表1SCI2EI原刊收录的论文,论文的第一作者单位必须注明为长寿命高温材料国家重点实验室(英文为:State Key Laboratory of Long-life High Temperature Materials, Dong Fang Turbine Co., Ltd. Deyang Sichuan, 61800, China)。

四、     联系方式

通讯地址:四川省德阳市高新技术产业园区金沙江西路666号东汽6号门

邮政编码:618000

联系人:聂丽萍电话18783802113 邮箱:nieliping@dongfang.com

 

 

长寿命高温材料国家重点实验室

201955

 

upload/附件:开放课题申请书-国重实验室g.doc

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