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    “无序合金的塑性流动与强韧化机理”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      先进高强韧金属材料的匮乏制约了我国国防、航空航天、先进交通、能源等国家重大安全战略和国民经济核心领域的创新发展。这一突出矛盾源于金属材料的强度和韧/塑性存在固有的倒置关系,因此亟需寻找新的金属强韧化途径。近年来,若干先进高强韧金属材料的涌现引起了国内外的广泛关注,其中最具代表性的是拓扑无序的非晶合金和化学无序的高熵合金。由于内蕴拓扑/化学无序,在外载作用下这两类合金中非平衡无序结构呈现跨时空尺度涌现与演化,导致其塑性流动呈现复杂多样性,颠覆了基于位错运动的经典塑性机制。因此,探究基于无序时空演化的塑性流动机理,为破解金属材料强度和韧/塑性这一天然的倒置关系提供了一条新的途径,将极大地促进无序合金作为新一代高速动能武器材料、未来核能与空间防护材料等重大工程应用。为此,本项目通过对无序合金的微观塑性事件的物理起源、宏观塑性本构理论与流动不稳定的力学机制、强韧性结构起源等开展研究,从源头机制上通过拓扑/化学无序调控实现金属材料强韧化。

      一、科学目标

      针对非晶合金和高熵合金两类典型无序合金材料,围绕“无序-塑性-强韧化”这一核心主线,从力学、物理和材料多学科交叉融合的角度开展系统深入的研究,揭示在拓扑/化学无序合金系统中塑性流动基本事件的物理起源及其跨时空尺度的演化动力学规律;发展计及无序时空演化效应的无序合金非平衡塑性流动本构理论与变形局部化剪切带理论,澄清流动不稳定机理;阐明无序合金强韧化的结构起源和力学机制,实现基于无序时空调控的高强韧无序合金材料设计与研发。本研究将丰富和发展金属塑性理论,为金属材料强韧化研究提供新思路、新理论和新方法,显著提升我国固体力学与材料物理交叉领域的创新能力,形成一支在无序合金塑性流动和强韧化方面具有国际一流水平的研究队伍。

      二、研究内容

      (一)无序合金的微观流动事件及其时空演化动力学。

      通过深度解析无序合金在不同时间和空间尺度下的流变规律和现象,揭示其在外部力场作用下发生塑性流动的微观基本事件的结构起源、能量特征及分布规律;进而结合时间/频率和空间/波矢两个维度,研究微观流动事件在无序系统中的涌现机制、时空演化动力学规律和相互作用图像,以及与材料宏观力学性能的关系。

      (二)无序合金的塑性本构理论与流动不稳定机制。

      基于微观流动事件的时空演化规律,构筑无序合金的塑性事件激活自由能图谱,建立计及无序时空演化效应的无序合金非平衡塑性流动本构理论与变形局部化剪切带理论;发展时空多尺度的实验技术和模拟方法,阐明塑性流动不稳定、动态剪切敏感性的结构起源与力学机制。

      (三)无序合金强韧化的结构起源与结构-力学性能关联。

      通过发展原位加载多尺度表征技术,揭示无序合金在形变、相变过程中微观结构的动态响应行为规律和耦合机制;澄清无序合金强度、塑性和韧性的结构起源,建立其工艺-本征结构-力学性能关联;提出基于无序时空结构调控的强韧化途径,建立一个以拓扑无序-化学无序-强韧性三位一体的统一强韧化理论,开发新型高强韧无序合金及其复合材料。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“无序合金的塑性流动与强韧化机理”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由数理科学部负责受理。




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