【正文】 貌及對晶體形核和生長的影響，枝晶生長與第二相析出分布的規(guī)律，以及溶質(zhì)原子在外加電磁場中的擴散、遷移和偏析規(guī)律。（4）合金使役性能：測試DD98M、ReneDD32等高溫合金的典型力學性能，研究高溫合金高溫疲勞過程中的微觀結(jié)構(gòu)演化過程、表面微觀損傷方式、疲勞裂紋萌生與發(fā)展以及最后斷裂過程；研究DD98M等高溫合金在模擬服役工況條件下產(chǎn)生的高溫氧化腐蝕機理，研究電子束物理氣相沉積高溫防護涂層制備過程中高能束流與涂層物質(zhì)的相互作用機制。年度研究內(nèi)容預期目標2012（1）合金成分設(shè)計：設(shè)計低成本第三代單晶合金，利用高溫度梯度液態(tài)金屬冷卻定向凝固技術(shù)制備單晶合金試棒，驗證前期工作中發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵強化元素的交互作用規(guī)律；開展單晶合金高溫持久、蠕變等實驗，觀察位錯組態(tài)，分析合金高溫變形及損傷機制。（5）發(fā)表論文50篇，申報專利5項以上。（6）項目結(jié)題驗收。（1）優(yōu)化單晶合金成分，揭示單晶合金在復雜應力環(huán)境中的變形損傷機制，明確缺陷對單晶合金高溫損傷的影響規(guī)律。（3）獲取EP975與Ren233。（8）研究超高溫陶瓷隔熱涂層的彈性模量及熱膨脹系數(shù)等熱物性參量在高溫使用過程中的變化規(guī)律及其對界面應力與相容性的影響規(guī)律，提出具有界面成分、界面結(jié)構(gòu)、界面熱物性“自適應”功能的高溫防護涂層設(shè)計理論與制備方法。（2） 分析氬氣霧化高溫合金粉末的粒度與組織特征，優(yōu)化氬氣霧化工藝參數(shù)，研究高溫合金高純細粉的氬氣霧化制備技術(shù)。（6）探索外場處理對控制高溫合金微觀組織、提高熱變形塑性的原理與方法。探索偏析、疏松、取向偏離、雀斑鏈、小角度晶界、再結(jié)晶等缺陷形成機制和控制方法。界面鍵結(jié)構(gòu)、鍵合強度的影響以及間隙原子對界面脆化性質(zhì)的影響。（6）項目申請單位與國內(nèi)高溫合金用戶建立了良好的合作關(guān)系，這不僅為本項目提供了需求牽引動力，也為項目成果的驗證和應用搭建了技術(shù)平臺。（7）通過對高溫合金在服役條件的高溫氧化腐蝕機理研究，設(shè)計并采用電子束物理氣相沉積(EBPVD)制備具有阻擴散、與基體具有良好界面匹配的抗高溫氧化腐蝕防護涂層；采用服役環(huán)境模擬試驗裝置，研究涂層的界面擴散動力學以及高溫氧化熱力學與動力學，分析服役過程中涂層組織退化規(guī)律及失效機制；采用SEM、TEM和力學性能測試設(shè)備研究界面擴散導致的涂層組織結(jié)構(gòu)演變和有害相析出等界面反應規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，提出具有界面成分、結(jié)構(gòu)、熱物性自適應功能的高溫防護涂層設(shè)計理論與方法。通過研究高溫合金冶煉過程的純凈化技術(shù)和凝固過程中的微觀組織演變及其與工藝技術(shù)的相關(guān)性，發(fā)展高溫合金純凈化冶煉技術(shù)和復雜多元合金凝固基礎(chǔ)理論，揭示凝固成形過程中缺陷形成機理，建立高溫合金復雜構(gòu)件精密成形科學控制方法。（5）高溫合金液態(tài)成形先進制備技術(shù)基礎(chǔ)研究研究金屬熔滴飛行過程中兩相流流動的熱量和動量傳輸規(guī)律，分析氬氣霧化高溫合金粉末的粒度與組織特征，研究金屬熔滴的形態(tài)和凝固機理；分析沉積坯的溫度變化規(guī)律，確定噴射成形高溫合金細晶組織的形成機理及缺陷的形成和控制機理，建立沉積坯生長過程的數(shù)學模型；研究快速凝固條件下高溫合金的溶質(zhì)擴散、固溶、偏聚和相析出特性，完善高溫合金快速凝固基礎(chǔ)理論；對電磁場中的合金熔體和凝固過程進行數(shù)值模擬，建立凝固過程中能量、動量和質(zhì)量傳遞理論模型；研究電磁場對液/固界面、晶體形核和生長的影響以及溶質(zhì)原子在外加電磁場中的擴散、遷移和偏析規(guī)律?？垢邷匮趸g防護涂層為高溫合金構(gòu)件的長壽命服役提供了重要的保障，但由于高溫防護涂層服役環(huán)境的特殊性與防護涂層的多界面特性，使得抗高溫腐蝕涂層的防護機理以及陶瓷涂層與金屬涂層界面的相容性等科學問題尚沒有得到有效的解決。2. 主要研究內(nèi)容通過對高溫合金成分設(shè)計、強化機理、純凈化熔煉、凝固缺陷控制、塑性變形加工、粉末冶金、噴射成形、高溫腐蝕與防護、損傷機理及壽命預測等問題開展研究工作，建立高溫合金的成分設(shè)計――制備成形――組織控制――使役性能之間的關(guān)系，形成先進高溫合金材料設(shè)計和制備加工的基礎(chǔ)理論體系。（7）建立服役條件下合金成分、制備工藝、組織結(jié)構(gòu)、使役性能之間相互關(guān)系，揭示高溫合金損傷機制，提出或發(fā)展具有明確物理意義、便于工程應用的高溫合金疲勞壽命預測方法。相中的點陣占位、畸變和有序無序轉(zhuǎn)變對g/g162。（4）通過對典型高溫合金材料與關(guān)鍵部件的失效分析，為我國高溫合金的材料設(shè)計及壽命預測提供實驗數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。研究內(nèi)容：（1）通過研究先進單晶合金中Re、Ru、W、Ta、Mo、Co、Cr等主要合金化元素和C、B、Hf、稀土等微量元素的強化機理及元素間的交互作用，確定復雜多元體系中合金元素的最佳匹配關(guān)系。（5）高溫合金純凈化冶煉技術(shù)基礎(chǔ)的試驗驗證和完善研究。已有的研究表明高合金化高溫合金塑性變形過程中的流變行為具有極高的溫度與應變速率敏感性、變形激活能呈現(xiàn)高度非線性特征，針對上述特征開展系統(tǒng)的實驗研究工作，在獲取流變行為精確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立本構(gòu)關(guān)系，確定熱塑性變形狀態(tài)變量。 (6) 研究PPB和夾雜物導致粉末高溫合金失效的模式。研究內(nèi)容：（1）研究DD98M等高溫合金材料在長期服役條件下的組織演變規(guī)律，提出高溫合金組織穩(wěn)定性的共性理論體系，建立高溫合金損傷行為的逆向材料設(shè)計理論方法。（5）發(fā)表論文45篇。（2）建立雜晶及小角度晶界形成機制模型，弄清熔體流動狀態(tài)下的晶體生長特性和規(guī)律。（4）合金使役性能：研究高溫合金高溫疲勞與熱機械疲勞損傷機制與壽命之間的關(guān)系，提出具有明確物理意義并具有較高預測精度的高溫合金疲勞壽命預測模型；研究新一代自適應型長壽命高溫防護涂層材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與制備方法。（1）完善高溫合金的強化理論，單晶合金1100oC/152MPa持久壽命大于100h，Re含量%。（4）弄清高溫合金疲勞損傷微觀機制；揭示涂層在服役環(huán)境下的組織演化過程和退化機理；高溫防護涂層在1150℃空氣中、950℃燃氣＋腐蝕介質(zhì)中達到完全抗氧化級；（5）發(fā)表論文50篇，申報專利5項以上。（2）合金冶煉鑄造：研究高溫合金熔體與坩堝材料之間的反應熱力學和動力學過程；合金枝晶生長行為以及凝固參數(shù)影響研究，結(jié)合熔體流動特點，研究雀斑、雜晶等缺陷形成特點與規(guī)律；對流對凝固界面、枝晶生長特性等的作用規(guī)律研究。（3）通過研究高溫合金材料中不同形狀和尺寸夾雜物以及表面和晶界氧化物在疲勞和疲勞蠕變過程中的作用，結(jié)合疲勞裂紋萌生和擴展過程的原位觀察，揭示高溫合金材料的微觀損傷機制和性能弱化規(guī)律。經(jīng)費比例：15%承擔單位：鋼鐵研究總院、中國航空工業(yè)第一集團公司北京航空材料研究院課題負責人：張義文學術(shù)骨干：劉建濤、陶宇、汪 煜、張國星、周曉明、鄒金文課題高溫合金液態(tài)成形先進制備技術(shù)基礎(chǔ)研究預期目標：建立霧化過程中金屬熔滴與霧化氣體之間熱量與動量傳輸?shù)睦碚撃Ｐ鸵约俺练e坯件組織和缺陷的形成機理與控制模型，以優(yōu)化的液態(tài)金屬霧化和沉積工藝制備氬氣霧化高溫合金細粉及高溫合金沉積坯。掌握GH4169及其改進型合金塑性加工過程中的再結(jié)晶行為，重點是如何通過調(diào)整δ相的形貌、尺寸與分布來控制奧氏體晶粒尺寸。不同溫度高溫合金熔體中亞結(jié)構(gòu)的表征、熔體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的演化動力學及熔體結(jié)構(gòu)對凝固行為的影響，建立合金熔體狀態(tài)與凝固組織的相關(guān)性。（3）深入探討合金元素固溶度、溶質(zhì)分布、強化相與有害析出相等在非平衡凝固與固態(tài)相變過程中的變化規(guī)律，在原子尺度上闡明界面幾何結(jié)構(gòu)、界面能、缺陷結(jié)構(gòu)和化學成分之間的關(guān)系。4. 可行性分析（1）本項目由中國科學院金屬研究所、北京航空材料研究院、鋼鐵研究總院、北京科技大學、北京航空航天大學、西北工業(yè)大學和東北大學等國內(nèi)高溫合金研究優(yōu)勢單位聯(lián)合申請，各單位在高溫合金材料設(shè)計與制備領(lǐng)域都有很好的研究基礎(chǔ)。（2）通過超純化熔煉和陶瓷過濾凈化技術(shù)，研究夾雜物形成的熱力學條件和動力學過程，分析高溫合金脫O、脫N、脫S的機理，探索夾雜物控制手段；通過高溫熔體處理，研究合金熔體亞結(jié)構(gòu)的形成、偏聚及均勻化，觀察過熱高溫合金熔體結(jié)構(gòu)對固液界面形態(tài)、缺陷形成、枝晶偏析的影響規(guī)律，分析高溫合金中的碳化物等強化相隨熔體處理溫度和凝固參數(shù)的變化規(guī)律。 三、研究方案1. 學術(shù)思路本項目以鑄造高溫合金、變形高溫合金和粉末高溫合金三類合金為重點，主要圍繞高溫合金的成分設(shè)計和強韌化基礎(chǔ)理論、純凈化冶煉及缺陷控制、材料加工成形與組織性能調(diào)控、先進加工制備技術(shù)理論體系、苛刻環(huán)境下合金損傷機制及防護機理等關(guān)鍵科學問題展開研究工作，揭示高溫合金的成分設(shè)計——制備成形——組織控制——使役性能之間的關(guān)系，建立先進高溫合金材料設(shè)計與制備加工的基礎(chǔ)理論體系。、碳化物、TCP等析出相的形成和變化規(guī)律，晶界和相界幾何結(jié)構(gòu)、界面能與化學成分之間的關(guān)系；闡明7001200oC高溫下位錯和第二相粒子與固溶強化原子或原子團簇的交互作用規(guī)律，從微觀和介觀尺度上揭示Re、Ru、W、Mo等合金元素強韌化的本質(zhì)；研究高溫合金微合金化的基本原理，確定復雜多元體系中合金元素的最佳匹配關(guān)系，完善非平衡凝固條件下高溫合金成分設(shè)計準則。高溫合金中的純凈化冶煉及凝固缺陷控制是改善材料綜合性能、提高產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但我國的冶煉水平與歐美等發(fā)達國家存在較大差距，對于凝固缺陷的形成機理尚不明確，實際工程中仍然靠經(jīng)驗和反復試制來解決問題，此外，在前期工作中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有凝固理論中的枝晶生長機制尚不完善，有待于進一步研究。（4）粉末冶金高溫合金的組織演變和缺陷控制研究粉末顆粒表面元素的種類、分布和狀態(tài)，確定析出相的類型，分析原始粉末顆粒邊界（PPB）和夾雜物的形成、分布、微觀特征及演化規(guī)律；通過研究合金中強碳化物形成元素Ti、Nb、Zr和Hf及工藝過程對原始粉末顆粒邊界周圍析出相類型的影響，探索PP