2024国家自然科学基金焊接.docx

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1、自然科学基金申请书正文报告撰写提纲1 .面上项目正文报告撰写提纲面上项目的申请应有重要的科学意义，瞄准国际科技发展前沿，在国家需求引导下的科学家自由探究。申请的项目理论依据充分，学术思想新奇，创新性强，通过探讨可获得新的科学发觉获得的重要进展。面上项目，包括自由申请项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目，申请者可自由选题。自由申请项目，实行非定向申请。申请者可依据国家自然科学基金委每年发布国家自然科学基金项目指南，提出资助的主要范围、激励探讨领域提出申请；青年科学基金项目是促进青年科技工作者的成长，培育和造就具有发展潜力的优秀青年人才；地区科学基金项目，是加强对边远地区、少数民族地区等科学探

2、讨基础薄弱地区探讨工作的支持，重点激励和资助申请者结合当地资源和自然条件特点提出的探讨项目。全部申请书均由简表（规范格式）及主体内容即正文报告（自由格式）两部分构成。一、 简表：计算机录入专用表格，请在指定的位置选择并按要求输入正确信息。填写必需精确清晰，单位名称以单位公章全称填写。代码必需运用国家自然科学基金委员会当年发布的申请项目分类书目及代码中所列的代码。二、 正文报告：要求分栏目撰写，条目清晰，标题突出，以下内容中解依字部分撰写后应删除。Mg/Al异种活性金属焊接区微观结构与性能的相关性探讨正文报告提纲（一）立项依据与探讨内容（40008000字）：1 .项目的立项依据（探讨意义、国内

3、外探讨现状及分析。基础探讨需结合科学探讨发展趋势来论述科学意义;应用探讨需结合国民经济和社会发展中迫切须要解决的关键科技问题来论述其应用前景。）附主要的参考文献书目）。1、项目的立项依据（1）立项意义活性轻金属镁（Mg）、铝（AI）及其合金是航空航天、电子、能源等高新技术领域中广泛应用的金属，其中镁是近年来国家重点发展的新材料之一减轻重量、缩小体积始终是航空发动机和飞机结构设计追求的目标。近年来，北美、欧洲和日本等发达国家加大投入进行Mg基轻质材料的开发与应用探讨，Mg合金应用和重点探讨从航空、军工等领域扩展到民用高附加值产业（如汽车、计算机和通讯等特殊是近年来由于节能和环境爱护的要求，汽车将

4、成为Mg合金应用的重要领域。我国是世界上镁资源最丰富的国家之一，但对镁合金的探讨与应用还处于起步阶段。Mg合金有很多独特的优点，如质轻、比强度高、抗冲击等。镁合金探讨与推广应用的关键之一是镁与异种金属的焊接问题针对计算机、通讯和航空材料特殊性能的要求，将Mg和Al连接形成复合结构可以发挥两种金属不同的性能。实现Mg/Al异种活性金属的牢靠连接，获得性能优良的焊接接头，能大大提高航空航天领域对结构件性能的要求，具有重要的理论意义和实际应用价值，在将来航空结构等领域有广袤的应用前景。MgZAI异种活性金属焊接的技术难度很大，采纳常规的焊接方法难以获得满意运用性能要求的焊接接头。Mg/Al异种活性金

5、属焊接的难度主要在于：I）Mg和Al都是活性、极易氧化的金属，工件表面的氧化膜阻碍二者结合；2 ）Mg/Al熔焊接头晶粒粗大，焊缝和熔合区存在界面反应，易形成脆性相和强化相偏析，特殊是Mg具有较大的热脆性，接头处产生的热应力易导致产生裂纹。MgZAl异种活性金属的焊接是目前航空新材料探讨的前沿课题，也是异种活性金属结构制造中急需解决的难题之一，具有开创性的意义。本课题的目的是探讨MgZAl异种活性金属熔焊（电磁脉冲氢弧焊）和固相快速扩散焊接头区域微观组织结构与性能的相关性，针对Mg/Al异种活性金属熔焊接头区域的脆性相形成与限制、扩散焊界面结合强度、微观组织结构和性能、元素扩散机制等进行深化探

6、讨，揭示其内在规律性。该项探讨将为Mg/Al异种活性金属焊接奠定试验和理论基础，对Mg及其合金异种活性金属的焊接探讨及应用有重要的推动作用。该项探讨以其独特的技术优势可应用于航空航天、电子、汽车、国防和军事装备等领域，具有重大的经济和社会效益。（2）国内外探讨现状、水平和发展趋势有关镁、铝及其合金同种材料的焊接，目前主要采纳电子束焊6旬、激光焊、鸨极负弧焊、扩散钎焊和搅拌摩擦焊等方法3L但对于MgZAI异种活性金属焊接的探讨，国内外的文献极少。由于Mg/Al异种金属采纳熔焊方法时接头区域晶粒粗大，焊缝中形成脆性的Mg-Al金属间化合物，易导致产生裂纹和接头力学性能差，难以满意工程中的运用要求。

7、近年来Mg/Al异种金属的固态焊接探讨（如采纳搅拌摩擦焊、扩散焊等）受到各国探讨者的关注l2,31.搅拌摩擦焊（FrictionStirWelding,简称FSW）是种先进的固态连接方法，具有很多独特的优点，是近几年发达国家连接技术探讨的热点。例如，美国UniversityofTexas的A.C.Somasekharan等针对Mg与6061铝合金进行了搅拌摩擦焊试验并取得进展；日本TohokuUniversity学者S.Sato.Yutaka等针对A1-6063与铸造Mg合金（AM50和AZ31）也进行了搅拌摩擦焊试验探讨I；国内还没有Mg/Al搅拌摩擦焊方面的报导。搅拌摩擦焊在焊接Mg/Al

8、异种活性金属中存在的问题：一是搅拌摩擦焊依靠搅拌头摩擦产生热量，使元素扩散和晶粒重新组合从而实现金属的结合，对工件定位严格，只适合于平干脆头，受摩擦传热影响试板不能太厚；二是Mg、AI都是极易氧化的金属，摩擦热使Mg、Al氧化，在接头处生成的氧化膜难以解除，影响MgZAl界面扩散结合。扩散焊（DiffUSionBOnding）是在固态下使接触面之间的原子相互扩散实现材料连接的方法。对于镁及其合金同种材料扩散焊的探讨，日本HSomekawa等采纳加热温度300400C,保温时间72h,压力220MPa,对纯镁进行扩散焊接试验口的，并对焊接接头力学性能进行了探讨。对于异种铝及其合金较多采纳超塑性（

9、SPF）与扩散焊的组合工艺，并已胜利的应用于Ti6Al4V板结构I。国内外对Mg、Al活性金属的焊接探讨主要是同种金属的焊接，集中于焊接区域裂纹、化学不匀称性、接头区组织性能等方面皿。大连理工高校采纳活性化焊接（ACtiVatingflUX-TIG,简称A-TlG）对镁合金焊接接头的组织特征进行探讨，表明除了焊缝熔深比常规TIG焊增加以外，涂敷活性剂的焊缝接头的微观组织没有明显变更，没有消退Mg合金熔合区旁边的脆性相。由于活性轻金属界而探讨的困难性和受测试手段的限制，对Mg/Al异种活性金属的焊接探讨很少，截止目前，公开发表的文献只有几篇U2,EU,网。而且，现有的Mg及其合金异种金属焊接探讨

10、主要是在特定的焊接工艺条件下针对某一产品结构进行的，缺乏系统性和相互之间的内在联系。假如能采纳熔焊工艺和固相焊（如扩散焊）工艺对Mg/Al异种活性金属的焊接（包括工艺、接头区组织、性能等）进行系统探讨，将大大推动MgZAI焊接探讨的进展和应用。本项探讨就是在这一指导思想下提出的。（3）本课题组探讨基础和选题的依据本课题组在前期的科研工作中，针对Mg、AkTi等活性金属，采纳鸨极氢弧焊、真空钎焊、扩散焊和搅拌摩擦焊等，进行了大量的试验探讨并取得了阅历，建立了较完备的试验基础，为Mg/Al异种活性金属的焊接探讨创建了条件。本项探讨拟针对Mg/Al异种活性金属，采纳电磁脉冲铛极氧弧焊（EMP-TIG

11、）和计算机严格限制的先进的快速真空扩散焊（HS-DB）,开展Mg/Al异种活性金属焊接区域微观组织结构与性能的相关性探讨，解决Mg/Al异种活性金属焊接难题，对Mg及其合金以及MgZAi复合焊接结构的探讨及应用将产生推动作用。本项探讨将特殊针对：1）熔焊条件下Mg/Al熔合区旁边脆性相的形成与限制、组织与性能的相关性等进行探讨；2）快速扩散焊条件下的Mg/Al界面结合强度、活性元素界面扩散机制等进行深化探讨。采纳限制熔合区熔化和再结晶的电磁脉冲氮弧焊和适当的填充金属，可以消退Mg/Al熔焊焊缝或熔合区旁边的脆性相，获得组织性能良好的焊接接头。快速真空扩散焊过程中，特殊的固态焊接条件能够变更材料

12、的常规物理冶金状态，用于Mg/Al异种活性金属可明显提高其接头性能。实现Mg/Al异种活性金属的焊接具有广袤的应用前景，但目前MgZAl异种活性金属的焊接探讨刚处于起步阶段。本课题以具有良好塑性、韧性及耐腐蚀性和在航空、电子、汽车等领域有潜在应用前景的Mg/Al新型轻质材料为探讨对象，采纳电磁脉冲鸨极氮弧焊和快速扩散焊实现Mg/Al异种活性金属的牢靠连接。分析不同工艺参数下获得的Mg/Al焊接区域的微观相结构变更，探讨快速扩散焊过程中界面固态结合机制及元素的动态扩散行为。该项探讨立足于学科前沿、学科交叉，揭示Mg/Al异种活性金属熔焊与固相扩散焊接头区域组织与性能内在联系的规律性，为Mg/Al

13、异种复合结构的开发应用奠定重要的理论基础,对加速Mg/Al异种焊接结构在我国航空、电子、汽车等领域的应用具有重要的意义。参考文献1.曾荣昌，柯伟，徐永波等.Mg合金的最新发展及应用前景.金属学报、2024,37(7):673-685.2. 于彦东，张凯锋，蒋大鸣等.MB15超塑性镁合金扩散连接试验.焊接学报.2024,24(1):64683. Y.Huang,N.Ridley,EJ.Humphreysetal.Diffusionbondingofsuperplastic7075aluminiumalloys.MaterialsScienceandEngineerings1999,266A:29

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15、611473.7. A.Weisheit,R.Galun,B.L.Mordike.CO2laserbeamweldingofmagnesium-basedAlloys.WeldingJournal,1998,77(4):149s-154s.8. 张兆栋，刘黎明，王来.镁合金活性TIG焊焊接接头组织特征分析，焊接学报、2024,25(4):5558.9. W.D.Macdonald,T.W.Eagar.Isothermalsolidificationkineticsofdiffusionbrazing.MetallurgicalandMaterialsTransactionsy1998,29A(

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