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長壽命高溫材料國家重點實驗室2019年開放課題申請指南

長壽命高溫材料國家重點實驗室(以下簡稱實驗室)依托于東方電氣集團東方汽輪機有限公司,20159月獲科技部批準建設。實驗室瞄準國家及企業的重大需求,旨在縮短能源透平關鍵部件用材及其制備技術的研發周期,促進長壽命高溫材料基礎研究和科研成果的產業化,實現能源高效利用。

為貫徹實驗室開放、流動、聯合、競爭的運行方針,充分發揮并不斷加強實驗室在長壽命高溫材料及相關領域的科學研究、人才培養、技術創新和學術交流等方面的優勢,實驗室面向國內外科研人員設立開放基金。現發布2019年度開放基金資助課題(以下簡稱開放課題)申請指南。

一、???? 開放基金資助課題

圍繞實驗室的發展目標與長壽命高溫材料開發與應用、重型燃機高溫葉片精確制備成形、大尺寸高溫部件服役性能及可靠性評價三個研究方向,實驗室本期擬支持的6個開放課題詳情如下:

(一)課題名稱:凝固過程中的熱量、質量和動量傳輸的基礎應用研究

研究內容:針對重型燃機高溫葉片精確制備成形技術中凝固過程的熱量、質量和動量傳輸(三傳過程),開展合金在自然對流和受迫對流作用下的微觀組織變化、濃度(成份)偏析、溫度場演化方面的研究。受迫對流是通過施加多運動形態(行波磁場、旋轉磁場和螺旋磁?。?、多模式(磁場在時、空上的調制)、多頻率(0.01 - 200Hz)、多磁場激勵形式(永磁體型、線圈型)的電磁場來實現的。通過超聲多普勒測速儀(UDV)對液態金屬的流動形態進行實時、全場、動態、定量地測量分析。采用定向凝固爐(Bridgeman類型)實驗,研究凝固組織的CET、晶體生長過程、溫度場和濃度偏析等凝固現象。

主要技術指標:研究合金在自然對流和受迫對流作用下凝固過程的熱量、質量和動量傳輸過程,揭示施加電磁場,在合金熔體內部的產生的電磁力(洛侖茲力)等多物理場耦合作用下的凝固機制;掌握通過施加合適的電磁場改善凝固偏析缺陷的目的;發表兩篇SCI論文,其中一篇影響因子在1.0以上。

項目經費:20萬元

實施周期:18個月。

(二)課題名稱:微動疲勞損傷機制和預防措施研究

研究內容:研究高溫材料的微動疲勞損傷機制,從機理上研究高溫螺栓用材料微動損傷過程。為了預防高溫螺栓的微動疲勞損傷,重點研究以下三個科學問題:(1)合適的螺栓預緊力范圍,及對微動疲勞損傷的影響;(2)合適的螺栓螺紋潤滑方案,包括潤滑劑、涂層的選擇,及降低微動疲勞損傷的效果;(3)可能的螺栓結構優化,包括螺紋螺距、螺栓旋合長度、螺母尺寸等。

主要技術指標:通過理論研究、數值模擬、試驗驗證等方法,可以識別高溫螺栓的微動疲勞損傷機制和損傷過程;研究恰當的措施顯著降低高溫螺栓螺紋的微動疲勞損傷,包括合適的預緊力范圍、恰當的螺栓潤滑方案、螺栓結構優化等;發表SCI論文一篇,影響因子在1.0以上。

項目經費:不超過15萬元

實施周期:12個月

(三)課題名稱:強隔熱高應變容限熱障涂層系統原位測試方法及失效機制研究

研究內容:針對大氣等離子噴涂、帶表面縱向裂紋結構的新型高應變容限、厚質熱障涂層系統,開展力致失效機制的原位研究,包括:研制可集成于光學顯微鏡、激光顯微系統、掃描電子顯微鏡等觀測設備的微型原位加載平臺;基于上述觀測設備與原位同步加載裝置,考察機械載荷下高應變容限厚質熱障涂層系統的表界面裂紋擴展行為、應變演化規律及失效模式;結合數值模擬方法,闡明涂層宏觀幾何參數(厚度、模量等)與微觀結構參數(垂直裂紋密度、深度等)對涂層失效行為的影響規律。

主要技術指標:研制微型原位加載平臺1套:載荷不小于2000N,力分辨率不低于0.1N,位移分辨率不低于10μm,尺寸不超過150*100*40mm(便于集成于多種觀測設備),可實現拉伸、壓縮、三四點彎曲加載功能。揭示機械載荷下高應變容限、厚質熱障涂層原位失效機制,獲得涂層宏觀幾何與垂直裂紋微觀結構參數的影響規律。發表2SCI論文。

項目經費:不超過20萬元

實施周期:24個月。

(四)課題名稱:IN939材料的熱等靜壓工藝和機理研究

研究內容:針對具有完全自主知識產權燃氣輪機用聯體導葉片材料IN939,開展熱等靜壓工藝和機理研究。內容包含:

1)適合IN939鑄件的熱等靜壓工藝開發,包含升降溫條件、氣氛條件,最佳處理溫度、壓力、時間等參數;

2)直徑2mm、4mm、6mm、8mm、長度50mm的沉孔,孔口真空釬焊,經過該熱等靜壓處理后研究缺陷閉合、元素遷移、熱等靜壓機理研究;

3)研究熱等靜壓氣氛純度、壓力對該合金表面貧化層、氧化層的影響規律和損傷機制。

主要技術指標:

1)通過系列工藝實驗、缺陷閉合實驗、組織金相研究,掌握最佳熱等靜壓處理工藝;

2)揭示熱等靜壓缺陷閉合機理、元素遷移機制,以及表面貧化層和氧化層的演變機制和控制措施。

3)致密度提高率≥0.15%,截面顯微疏松全部閉合,無初熔組織,貧化層+氧化層深度≤20μm。

4)發表兩篇SCI論文,其中一篇影響因子在1.0以上。

項目經費:不超過20萬元

實施周期:24個月。

(五)課題名稱:630℃汽輪機機組轉子軸頸激光熔敷工藝及元素遷移規律研究

研究內容:

1) 開發力學性能滿足要求的FB2材料激光熔敷工藝;

2) 開發抑制Cr元素向熔敷層遷移的激光熔敷工藝;

3) 研究熔敷層、熔敷界面和熱影響區的微觀組織、相組成和力學性能(含疲勞性能);

4) 研究熔覆及熱處理后應力分布規律。

主要考核指標:

1) 發表文章2篇,其中1篇為SCI論文,申請專利1項;

2) 熔敷金屬工作面Cr含量<2%;

3) 開發出一種熔覆層及熱影響區硬度控制在160320HV的鐵基合金激光熔覆粉末;

4) 超聲波檢驗、磁粉檢驗無超標缺陷;

5) 熱影響區無微裂紋;

6) 熔覆層的裂紋擴展速率不大于母材的1.2倍;

7) 模擬件熱處理后各部位的屈服強度、抗拉強度和沖擊性能滿足東汽轉子堆焊技術標準要求;

8) 模擬件熱處理后應力分布均勻,應力水平低于194 MPa。

項目經費:不超過20萬元

實施周期:24個月。

(六)課題名稱:高參數等級超超臨界汽輪機高溫閥芯件堆焊機理與服役后界面演化行為研究

研究內容:針對600~620℃汽輪機超超臨界汽輪機高溫閥芯件密封面堆焊層服役后開裂脫落問題,從保證高參數閥芯件密封使用需求出發,開展不同材料堆焊工藝焊接機理和產品服役界面演化規律研究:采用Stellite6合金、IN625鎳基高溫合金、Inconel 82鎳基過渡層+Stellite6合金三種堆焊方式進行工藝優選,完成堆焊接頭的物相結構、應力-應變模擬計算和宏觀性能對比等分析,以及模擬服役工況條件下堆焊接頭的元素擴散分布、物相轉變特征以及組織和性能演化機制等,完成對不同工藝堆焊接頭在服役前后的綜合性能及壽命評估對比,篩選最優工藝。

主要技術指標:研究不同堆焊工藝服役前的綜合性能,掌握接頭物相結構和宏觀力學性能;對比服役后接頭元素擴散和物相轉變特征,揭示高溫工況下堆焊接頭界面組織和性能的穩定性及其演化機制;發表兩篇論文,其中一篇為SCI論文。

項目經費:不超過20萬元

實施周期:24個月。

七)課題名稱:燃機定向合金MarM247LC服役行為評價

研究內容:針對燃氣輪機用定向凝固合金材料Mar-M247LC研究需求,開展定向鑄件在熱-力耦合下的組織結構演變規律的研究。利用熱暴露實驗和高通量持久實驗獲得不同應力及時間條件下的微觀組織演變規律,構造Mar-M247LC合金近服役條件下0-10000h的微觀組織數據庫;利用γ′相體積分數(Vf)、筏形完善程度(Ω)及筏排厚度(D)等參量對微觀組織進行量化表征,建立微觀組織量化表征數據庫,為Mar-M247LC合金近服役條件下微觀組織與蠕變性能量化關系的建立提供數據支撐。

主要技術指標:基于合金在不同應力及時間條件下的組織演變規律,掌握合金在服役溫度下的蠕變機理及服役行為;揭示合金蠕變損傷的內在機制,建立微觀組織損傷程度的量化表征數據庫,可為葉片服役損傷評價提供支撐;發表影響因子在1.0以上的1SCI論文。

項目經費:不超過15萬元

實施周期:24個月。

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二、???? 開放課題的申請條件和流程

1. 開放課題申請者的條件

1)凡具有博士學位或高級職稱,希望在長壽命高溫材料領域開展研究工作的國內外科研人員,均可申請實驗室開放課題。

2)實驗室固定人員不得承??趴翁?,但為了保障開放課題的順利進行,每項開放課題必須至少有一名實驗室固定人員作為課題聯系人。

2. 開放課題的申請程序

申請者須參照本指南中的開放課題要求,填寫并提交《長壽命高溫材料國家重點實驗室開放課題申請書》(格式見附件),經所在單位審核同意并蓋章后,將申請材料紙質稿(一式三份)和相同內容的電子稿(word文檔、蓋章后的PDF掃描件)報送實驗室辦公室(聯系人和聯系方式見文末)。申請書為A4幅面,雙面打印,用兩顆訂書針于左側裝訂成冊。

自本指南發布之日起,開始接受課題申請,61412點后停止接受申請材料??翁餛鶚際奔湮?/span>201991日。

三、???? 其他要求

1.開放課題資助經費用于開放課題研究所需的科研業務費、材料費和在本室工作期間的往來差旅費等費用,開放課題資助經費的使用應符合《國家重點研發計劃資金管理辦法》等相關科技計劃管理及經費管理辦法規定。

2.凡在實驗室開放課題資助下發表的論文或取得的其它成果,必須注明長壽命高溫材料國家重點實驗室開放課題資助(英文為:Supported by the fund of State Key Laboratory of Long-life High Temperature Materials)字樣,并加注課題批準號。在成果鑒定和申報各類獎勵時也必須做出同樣的標注。

3.每個項目至少發表1SCI2EI原刊收錄的論文,論文的第一作者單位必須注明為長壽命高溫材料國家重點實驗室(英文為:State Key Laboratory of Long-life High Temperature Materials, Dong Fang Turbine Co., Ltd. Deyang Sichuan, 61800, China)。

四、???? 聯系方式

通訊地址:四川省德陽市高新技術產業園區金沙江西路666號東汽6號門

郵政編碼:618000

聯系人:聶麗萍電話18783802113?郵箱:nieliping@dongfang.com

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長壽命高溫材料國家重點實驗室

201955

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