1、大學(xué)生主題創(chuàng)新區(qū)創(chuàng)新項目發(fā)布一、主題創(chuàng)新區(qū)介紹隨著航空發(fā)動機高推重比的需求越來越高，包括陶瓷基和金屬基為代表的先進復(fù)合材料在航空發(fā)動機冷端和熱端部件上得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而在服役環(huán)境下，高溫、復(fù)雜載荷、氧化等因素對材料性能的影響越來越顯著。因此，本課題擬針對陶瓷基和金屬基復(fù)合材料在金服役環(huán)境下的組成、結(jié)構(gòu)與性能進行全方位表征，探究高溫、氧化對材料微觀結(jié)構(gòu)的影響，揭示復(fù)雜載荷下材料的細觀失效機制，建立微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的定量聯(lián)系。二、課題介紹（僅供參考，表格格式可修改）課題一指導(dǎo)教師：孫志剛教授項目名稱：高溫原子結(jié)構(gòu)變化的動力來源項目來源：兩機項目項目簡介：SiC/SiC復(fù)合材料服役環(huán)境

2、的溫度較高，而在高溫環(huán)境下，SiC/SiC復(fù)合材料熱解碳界面的原子結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能會發(fā)生變化，因此探究高溫下界面的變化對SiC/SiC復(fù)合材料整體性能的影響具有重要的意義。本項目擬采用試驗與模擬相結(jié)合的方式來探究高溫下SiC/SiC復(fù)合材料界面的原子結(jié)構(gòu)與性能變化及其對整個材料力學(xué)性能的影響。學(xué)生要求：1熟練掌握Matlab2有一定公式推導(dǎo)能力3具有較強的文獻閱讀能力4有英文寫作基礎(chǔ)課題二指導(dǎo)教師：孫志剛 教授項目名稱：基于分子動力學(xué)的碳化硅纖維氧化行為研究項目來源：兩機項目項目簡介：運用分子動力學(xué)研究第二代碳化硅纖維在水氧耦合氣氛下的氧化行為，分析水蒸氣含量對纖維氧化速率及活化能的影響，探究水

3、蒸氣促進纖維氧化的機理。學(xué)生要求：1. 具有探索精神，對科研工作充滿熱情；2. 具有一定分子動力學(xué)研究基礎(chǔ)；3. 具有較強的動手能力；寫作能力較強。課題三指導(dǎo)教師：孫志剛教授項目名稱：金屬基復(fù)合材料復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)界面力學(xué)行為研究項目來源：碩士課題項目簡介：研究金屬基復(fù)合材料SiC/Ti6Al4V在各種應(yīng)力狀態(tài)下的漸進失效行為，并且關(guān)注材料纖維-基體界面的損傷情況。項目中會使用到納米壓痕儀、SEM掃描電鏡等高端科學(xué)儀器。學(xué)生要求：1、 有較好的材料力學(xué)基礎(chǔ)，對材料應(yīng)力狀態(tài)和屈服等概念有較好了解。2、 熟悉ABAQUS等有限元軟件的使用。3、 自主動手能力強，有一定動手能力進行試驗究。4、 具有寫報

4、告的能力。課題四指導(dǎo)教師：孫志剛項目名稱：金屬基復(fù)合材料在軸向拉伸力學(xué)性能研究項目來源：碩士課題項目簡介：研究金屬基復(fù)合材料軸向拉伸力學(xué)性能，利用納米壓痕儀、MTS試驗機、SEM掃描電鏡研究復(fù)合材料軸向拉伸失效機理，并建立相應(yīng)的拉伸強度預(yù)測模型。學(xué)生要求：1. 自主動手能力強2. 力學(xué)基礎(chǔ)知識扎實具有撰寫英文報告的能力課題五指導(dǎo)教師：牛序銘項目名稱：基于XCT的陶瓷基復(fù)合材料內(nèi)部氧化通道表征項目來源：兩機陶瓷基高溫燃氣環(huán)境下CMCs細觀失效模型項目項目簡介：陶瓷基復(fù)合材料（CMCs）具有耐高溫、低密度、高比強度、高模量等優(yōu)良性能，是航空發(fā)動機熱端部件的理想結(jié)構(gòu)材料。但是陶瓷基復(fù)合材料高溫下發(fā)生

5、氧化導(dǎo)致的力學(xué)性能下降仍是限制其應(yīng)用的重要原因。由于制備工藝和組分熱膨脹系數(shù)不匹配的原因，陶瓷基復(fù)合材料內(nèi)部含有孔隙、微裂紋等，這些微觀結(jié)構(gòu)缺陷給氧化性氣體提供了擴散通道，導(dǎo)致了材料高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)。斷層掃描成像(XCT)技術(shù)是一種熱門的材料無損檢測技術(shù)，材料密度不同導(dǎo)致XCT圖像襯度的區(qū)別，對XCT圖像的處理可以研究材料的均勻性、孔隙率等。本項目對陶瓷基復(fù)合材料進行XCT掃描，對獲得的圖像進行分割、識別，提取材料的孔隙、裂紋的三維分布，表征材料內(nèi)部氧化性氣體的擴散通道，為陶瓷基復(fù)合材料高溫氧化行為和力學(xué)性能研究打下基礎(chǔ)。學(xué)生要求：掌握文獻檢索方法、具備自主學(xué)習(xí)能力課題六指導(dǎo)教師：江榮項目名

6、稱：單晶渦輪葉片氣膜孔優(yōu)化分析項目來源：自由探索課題項目簡介：單晶渦輪葉片被稱為“現(xiàn)代航空工業(yè)皇冠上的明珠”，是航空發(fā)動機的關(guān)鍵部件，運行在發(fā)動機復(fù)雜工況下，承受離心力、溫度載荷、氣動載荷等復(fù)雜載荷，導(dǎo)致疲勞及耐久性問題廣泛存在。現(xiàn)代高性能發(fā)動機渦輪前溫度高，渦輪葉片采用在單晶高溫材料基礎(chǔ)上設(shè)計多腔內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，葉身表面排布呈眾多空間分布的氣膜孔。由于冷卻設(shè)計的需要，特定的開孔位置以及角度往往會在渦輪葉片表面形成尖角、銳邊等應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)，因此，氣膜冷卻在提高渦輪葉片承溫能力的同時，也破壞了葉片的結(jié)構(gòu)完整性，影響了渦輪葉片的結(jié)構(gòu)強度和疲勞壽命。本項目擬通過對渦輪葉片氣膜孔參數(shù)化建模，采用有限元方法分析氣膜孔孔邊溫度分布和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，并采用數(shù)字圖像相關(guān)方法測量氣膜孔孔邊的應(yīng)力應(yīng)變分布，對有限元模擬結(jié)果進行驗證。基于實驗和有限元數(shù)值模擬的結(jié)果，對氣膜孔進行優(yōu)化設(shè)計分析。學(xué)生要求：對航空發(fā)動機感興趣，具備基本的材料學(xué)、力學(xué)、傳熱學(xué)知識，知道如何使用UG、Abaqus、Matlab、Isight等軟件。三、報名組隊事宜項目團隊老師聯(lián)系方式：姓名郵箱孫志剛szg_mail牛序銘xumingniu江目可大體分為渦輪葉片氣膜孔參數(shù)化建模，溫度和應(yīng)力應(yīng)變場分析，氣膜孔邊全場應(yīng)變測量