Cu基液相调幅分解型合金凝固组织的演变机理及其控制

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基本信息

  • 批准号：
    51031003
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    197.0万
  • 负责人：
    刘兴军
  • 依托单位：
    厦门大学
  • 学科分类：
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2014-12-31

项目摘要

基于实验测定和热力学计算，建立几种Cu基合金体系的热力学数据库，预测体系调幅分解反应的温度和成分范围；在此基础上，对具有液相调幅分解反应的合金进行快速连续凝固和气体雾化凝固实验，研究其常规和快速冷却条件下的凝固特性、凝固组织自包裹复合机理和影响因素；建立液相调幅分解型合金凝固过程的相场(定性或半定量)和群体动力学(定量)模型，研究耦合求解凝固动力学模型、合金热力学数据、浓度场、流场和温度场的方法，模拟研究调幅分解型合金凝固组织演变过程，阐明自包裹核/壳结构凝固组织和弥散型凝固组织的形成机理、关键影响因素和控制方法；进而，应用所建立的模型和研究方法，系统研究在自包裹复合焊球和高强度、高导电触点材料方面有应用背景的两个液相调幅分解型合金系的凝固规律，提出通过合理设计合金成分和凝固工艺参数，获得不同的复合凝固组织、满足工业需求的方法，为液相调幅分解型合金的制备与应用奠定理论基础。

结项摘要

本研究主要通过合金法对Cu基液相调幅分解型合金系的相平衡及相变进行了实验测定，并利用CALPHAD方法对上述合金系的相图进行了热力学优化与计算，建立了Cu基液相调幅分解型合金相图热力学数据库。同时，本研究建立了液相调幅分解型合金凝固过程的相场和群体动力学模型，探明了自包裹核/壳结构凝固组织和弥散型凝固组织的形成机理、关键影响因素和控制方法。进而，在利用所建立的热力学数据库和模型进行合金设计的基础上，系统研究了自包裹复合焊球和高强度、高导电触点材料两个液相调幅分解型合金系的凝固规律。全面完成了计划研究内容。本研究的主要内容如下：.（1）通过合金法，利用显微组织观察、电子探针（EPMA）成分分析及差示扫描量热分析（DSC）等技术实验测定了Cu-Co基、Cu-Fe基、Cu-Cr基、Cu-Mo基以及Cu-V基共14个三元系的相平衡。基于本研究得到的实验结果，利用CALPHAD 技术对上述各三元系相图进行了热力学优化与计算，计算结果与实验数据吻合得较好。.（2）分析了液相调幅分解型合金凝固时两液相流动、传热、传质过程特性，建立了流场、温度场、浓度场控制方程及数值求解方法；建立了液相调幅分解型合金凝固过程组织演变的群体动力学模型；建立了多元合金枝晶型凝固组织形成过程的模型；研发了耦合求解温度场、浓度场、流场和合金热力学的模拟方法。对热力学参数较准确的Al-Pb-Sn系开展了气体雾化快速凝固实验与模拟，验证了所建模型及算法的正确性；对Cu-Co-Fe系、Cu-Cr-Fe系以及Cu-Bi-Sn系开展了相关快速凝固实验与模拟，揭示了上述合金系快速凝固组织形成机理。.（3）在利用多元液相调幅分解型合金系相图热力学数据库进行成分设计的基础上，在Cu-Co-Si-B体系中制备了一系列液相分离诱发晶体/非晶复合粉体；在Cu-Co-Ni-Ag-B体系中制备了金属/硼化物陶瓷的复合粉体。.（4）建立调幅分解型合金气体雾化快速凝固过程和薄膜沉积过程的相场模型，研发了耦合求解流场、温度场、浓度场、热力学函数模型的模拟方法。应用所建立的调幅分解型合金气相场模型分别模拟了Cu-Fe合金气体雾化条件下快速凝固过程和调幅分解型合金薄膜沉积过程。

项目成果

期刊论文数量（114）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（19）
专利数量（1）
Assessment of the atomic mobilities for binary Al-Ag fcc alloys
二元 Al-Ag 面心立方合金的原子迁移率评估
  • DOI：
    10.1016/j.calphad.2011.12.006
  • 发表时间：
    2012-06
  • 期刊：
    Calphad-Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Wang, Cuiping;Zhuang, Cuiping;Han, Jiajia;Liu, Xingjun
  • 通讯作者：
    Liu, Xingjun
Experimental Investigation and Thermodynamic Calculation of the Phase Equilibria in the Cr-Hf-Ti Ternary System
Cr-Hf-Ti三元体系相平衡的实验研究与热力学计算
  • DOI：
    10.1007/s11669-013-0246-x
  • 发表时间：
    2013-06
  • 期刊：
    Journal of Phase Equilibria and Diffusion
  • 影响因子：
    1.4
  • 作者：
    Wang, C. P.;Li, X. P.;Yang, S. Y.;Li, J.;Lu, Y.;Shi, Z.;Kang, Y. W.;Liu, X. J.
  • 通讯作者：
    Liu, X. J.
Development of thermodynamic and kinetic databases in micro-soldering alloy systems and their applications
微焊合金系统热力学和动力学数据库的开发及其应用
  • DOI：
    10.1016/s1002-0071(12)60042-2
  • 发表时间：
    2011-04
  • 期刊：
    Progress in Natural Science:Materials International
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu, Xing-jun;Wang, Cui-ping;Ohnuma, Ikuo;Kainuma, Ryosuke;Ishida, Kiyohito
  • 通讯作者：
    Ishida, Kiyohito
Experimental Determination of Phase Equilibria in the Co-Cr-V Ternary System
Co-Cr-V三元体系相平衡的实验测定
  • DOI：
    10.1007/s11669-012-0030-3
  • 发表时间：
    2012-04
  • 期刊：
    Journal of Phase Equilibria and Diffusion
  • 影响因子：
    1.4
  • 作者：
    Zhao, C. C.;Yu, Y.;Liu, X. J.;Wang, C. P.
  • 通讯作者：
    Wang, C. P.
Liquid-immiscibility-induced formation of micron-scale crystalline/amorphous composite powder
液体不混溶诱导形成微米级结晶/非晶态复合粉末
  • DOI：
    10.1016/j.intermet.2012.02.003
  • 发表时间：
    2012-06
  • 期刊：
    Intermetallics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Y. Yu;Y. Takaku;M. Nagasako;C.P. Wang;X.J. Liu;R. Kainuma;K. Ishida
  • 通讯作者：
    K. Ishida

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其他文献

Thermodynamic modeling of the Pb-U and Pb-Pu systems
Pb-U 和 Pb-Pu 系统的热力学建模
  • DOI：
    10.1016/j.jnucmat.2010.02.002
  • 发表时间：
    2010-08
  • 期刊：
    Journal of Nuclear Materials
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    刘兴军;王翠萍;李志圣
  • 通讯作者：
    李志圣
Thermodynamic assessments of the Ag-Er and Er-Y systems
Ag-Er 和 Er-Y 系统的热力学评估
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    石田清仁;王翠萍;刘兴军;王书亮;汤爱涛;潘复生
  • 通讯作者：
    潘复生
Thermodynamic assessments of the U-Ni and Th-Ni systems
U-Ni 和 Th-Ni 系统的热力学评估
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2009.07.168
  • 发表时间：
    2009-11
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    何烨;刘兴军;张红玲;王翠萍
  • 通讯作者：
    王翠萍
Thermodynamic modeling of the Mg-Pu and Cu-Pu systems
Mg-Pu 和 Cu-Pu 体系的热力学建模
  • DOI：
    10.1016/j.jnucmat.2009.04.017
  • 发表时间：
    2009-08
  • 期刊：
    Journal of Nuclear Materials
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    刘兴军;方伟;李志圣;王翠萍
  • 通讯作者：
    王翠萍
Experimental determination of phase equilibria in the Fe-Nb-V ternary system
Fe-Nb-V三元体系相平衡的实验测定
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    刘兴军;王翠萍;刘长江
  • 通讯作者：
    刘长江

其他文献

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刘兴军的其他基金

Co-V基Heusler合金的相稳定性及其磁致形状记忆性能的研究
  • 批准号：
    51571168
  • 批准年份：
    2015
  • 资助金额：
    62.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
铀合金相图计算及其微观组织演化的相场模拟研究
  • 批准号：
    U1230119
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    50.0 万元
  • 项目类别：
    联合基金项目
Fe基磁性块状金属玻璃的设计及其性能的研究
  • 批准号：
    50771088
  • 批准年份：
    2007
  • 资助金额：
    32.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
原始地球层状结构形成机理的材料学研究
  • 批准号：
    40574037
  • 批准年份：
    2005
  • 资助金额：
    10.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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