[01189670]面向交通运输领域的有色金属材料复合化、功能化研究

本项目属轻合金材料科学领域,是为了适应面向交通运输领域高安全性、环境友好、节能减排、良好的舒适性发展趋势等要求,开展的铝、镁、铜、钛等有色金属及合金材料复合化及功能化的材料成分及结构设计、表面镀层、复合结构界面特性及其对材料力学性能的影响等方面的系统性理论研究。 （1）阐明了冷轧首道次压下率、包覆层厚度及成品前退火制度对冷轧复合法生产的汽车散热器复合箔组织与性能的影响规律,揭示了制约国产铝合金复合箔质量的关键因素-成品前最后一道次的冷轧压下率与复合箔抗下垂性能的关系。系统研究了异步轧制工艺制备的铜/铝复合薄带的复合界面组织及力学性能,明确了复合板界面结合强度与金属间化合物层相组成及厚度间的定量关系,发现异步轧制过程及短时高热流密度的热处理可有效抑制脆性金属间化合物层生长的动力学过程。确定了适于汽车散热器用铝合金复合箔及铜/铝复合薄带的组织-性能控制准则。 分析了钛/铜爆炸复合板的服役失效机制,明确了具有完整晶格结构与共晶界面的纳米晶是获得较高复合强度的主要因素。从再结晶动力学角度阐明了绝热剪切带内亚晶的形成机制,建立了其与成波行为的内在联系。研究成果对开发低成本、高性能的钛基复合材料汽车部件具有一定的指导意义。 （2）采用具有完全自主知识产权的闭孔泡沫铝材料制备技术,制备了大规格、高性能闭孔泡沫铝及泡沫铝夹心板材料,对多种基体（纯铝基、铝硅合金基、碳纤维增强）样品进行了力学、声学性能测试与理论分析。明确了影响闭孔泡沫铝高应变率冲击条件下力学响应的主要因素,揭示了应变率效应的作用机理。提出并发展了从变形带的产生与扩展、孔/膜水平孔变形失效模式等介观尺度研究泡沫金属材料缓冲吸能过程的力学理论。以瑞利模型为基础,建立了闭孔泡沫铝吸声系数与材料孔隙率,厚度的声学模型,揭示了材料的隔声机理。开发了具有界面冶金结合特征的泡沫铝夹心结构材料制备技术,研究了夹心板的准静态三点弯曲及高速冲击力学行为,明确了材料的失效方式与损伤机理,为汽车保险杠、顶盖板、消声器等部件的材料选择及结构设计提供了理论依据。 （3）针对镁锂合金耐蚀性差、传统含铬镀层对环境会产生破坏等问题,研究了镁锂合金无铬镀层的成分设计原则及反应行为,获得了非晶态结构的高磷均匀镀层,揭示了诱导过程及自催化反应的作用机理。分析了镀层的形态、相组成、元素分布等特征,明确了镀层中非穿透裂纹对其抗腐蚀性能的影响规律。研究成果为镁锂合金在汽车面板等结构中的应用提供了技术保障与理论支撑。 本项目发表论文被SCI收录62篇。10篇代表性论著的SCI他引次数为173次。获辽宁省自然科学学术成果奖4项。出版学术专著2部。培养博士研究生11人,硕士研究生17人,获辽宁省优秀硕士学位论文奖2项。获授权国家发明专利12项,实用新型专利6项。1名完成人入选中组部“青年千人”计划,1名完成人入选辽宁省“百千万人才工程”千人层次。 本项目10篇代表性论著 （1）祖国胤,李小兵,王虎年. 层状金属复合材料制备理论与技术[M], 沈阳：东北大学出版社,2013。 （2）姚广春,罗洪杰,祖国胤,吴林丽,张晓明. 泡沫铝材料[M], 北京：科学出版社,2013。 （3）张华,姚广春,王淑兰,刘宜汉,罗洪杰. A chrome-free conversion coating for magnesium-lithium alloy by a phosphate-permanganate solution[J]. Surface ＆ Coatings Technology, 2008, 202（9）： 1825-1830。 （4）李小兵,祖国胤,丁明明,穆永亮,王平. Interfacial microstructure and mechanical properties of Cu/Al clad sheet fabricated by asymmetrical roll bonding and annealing[J]. Materials Science and Engineering A, 2011, 529： 485-491。 （5）尉海军,郭志强,李兵,姚广春,罗洪杰,刘宜汉. Research into the effect of cell diameter of aluminum foam on its compressive and energy absorption properties[J]. Materials Science and Engineering A, 2007, 454： 542-546。 （6）穆永亮,姚广春,梁李斯,罗洪杰,祖国胤. Deformation mechanisms of closed-cell aluminum foam in compression[J]. Scripta Materialia, 2010, 63（6）： 629-632。 （7）穆永亮,姚广春,罗洪杰. Effect of cell shape anisotropy on the compressive behavior of closed-cell aluminum foams[J]. Materials ＆ Design, 2010, 31（3）： 1567-1569。 （8）尉海军,姚广春,王晓林,刘宜汉,李红斌. Sound insulation property of A1-Si closed-cell aluminum foam sandwich panels[J]. Applied Acoustics, 2007, 60（11-12）： 1502-1510。 （9）祖国胤,宋滨娜,仲照阳,李小兵,穆永亮,姚广春. Static three-point bending behavior of aluminum foam sandwich[J].JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, 2012,540：275-278。 （10） 张华,王淑兰,姚广春,华中胜.Electroless Ni-P plating on Mg-10Li-1Zn alloy[J].2009,,474（1-2）：306-310。