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材料科学与工程的发展进程,对众多前沿领域的突破有着深刻影响,而作为当中潜力巨大的超塑性材料研究,更是成为无数科研工作者关注的焦点。哈尔滨工业大学材料科学与工程学院蒋少松教授,早在超塑性材料研究尚处于萌芽阶段时,便已开始对超塑性材料的成形机理及其应用进行研究。其间,他掌握了不同金属材料在高温条件下的塑性变形特性,揭示出温度、应变速率对材料性能的影响。并通过多年的理论研究,提出一套较为完善的超塑性成形机理模型,为该领域的发展提供了依据。随着科研的不断深入,拓展超塑性成形与扩散连接的有限元模拟成为研究的重点。
在超声波振动条件下磁控溅射纳米材料超塑变形机理研究项目中,开拓磁控溅射纳米材料在塑性成形领域的基础研究,发掘其超塑性,并引入超声波的布莱哈效应降低成形温度,实现成形过程中晶粒尺寸控制。率先研究超声波振动条件下磁控溅射纳米材料的高温力学性能,探索变形过程中的微观组织演变,分析超声波振动参数对超塑性能及热稳定性的影响规律,进行超声波作用下声热力三耦合的有限元分析,开展超声波辅助磁控溅射纳米材料的超塑微成形。揭示超声场波振动条件下磁控溅射纳米材料的超塑性变形机理,明确超声波对组织特性、超塑性能的影响机制及宏微观交互作用机理,实现材料的延伸率达到200%以上,建立超声条件下的磁控溅射纳米材料的超塑性本构方程,掌握超声波辅助微成形的关键控制因素及优化手段。
理论研究只是科研的第一步,真正的挑战在于如何将理论转化为实际生产力。蒋少松教授团队深耕超塑成形/扩散连接中空多层结构的实际工艺技术研究,针对不同的材料(如钛合金、铝合金、镁合金等),在超塑成形的工艺开发上取得了显著突破。特别是在铝合金和镁合金的成形工艺方面,提出了多项创新性的技术方案,成功解决了这些材料在高温条件下易出现的变形不均匀、表面损伤等问题。在扩散连接领域,相关研究同样具有重要的学术和应用价值。扩散连接作为一种高效的连接技术,对于提高材料的连接强度和耐腐蚀性至关重要,并开发了一系列适用于航空航天领域的扩散连接工艺,成果已应用到多个国家重点项目中。
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