碳化硅增强铝基复合材料去除机理及损伤消减策略

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基本信息

  • 批准号：
    51875079
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    鲍永杰
  • 依托单位：
    大连海事大学
  • 学科分类：
    E0509.加工制造
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In the field of aeronautics and astronautics, high volume fraction SiCp/Al composite components have obvious characteristics of heterogeneity, imperfect interface and performance distortion between composition phases. It’s easily brought on difficulties and challenges such as damages, poor surface quality and serious wear of tools. The basic research of processing technology about SiCp/Al composite will be conducted to reveal the removal mechanism in the process of cutting. A mathematical models will be established considering about material composition phase’s performance distortion, SiC's volume fraction and non-ideal interface structure features. The mechanism of surface formation and damage formation can be illuminated by the model. The cutting principle for low damage cutting assisted by ultrasonic vibration and the high performance tools will be developed. A new process is put forward on the basis of multi-energy compound including ultra-low temperature, ultrasonic vibration assistance and cutting (temperature energy+ sound energy+ force energy). A new processing technology of high quality and efficient for SiCp/Al composites is formed which breaks the limitations of traditional processing. This work will provide theoretical foundation and technical support for precise and high quality processing of China's major engineering key equipment and high performance composite material components.
面向航空航天中高体积分数SiCp/Al复合材料构件，针对其具有明显的非均质、非理想界面和组成相性能畸变等特征，以及机械加工中所面临的极易产生损伤、表面质量差和刀具磨损严重等难题与挑战，开展SiCp/Al复合材料加工技术基础研究，揭示加工过程中材料去除机理，建立虑及材料组成相性能畸变、SiC体积分数与非理想界面结构特征的材料切削数学模型，阐明材料表面创成与损伤形成机制，探索超声振动辅助微刃低损伤切削原理，研制高性能专用工具，提出基于超低温、超声振动辅助和切削多能量场（温度场+声场+力场）复合的加工策略，突破传统加工技术局限，形成SiCp/Al复合材料高质高效加工新技术，为我国重大工程关键装备高性能复合材料构件的精确高质量加工提供理论基础和技术支持。

结项摘要

SiCp/Al复合材料由于优异的力学性能成为制造航空航天零部件的理想材料。项目针对SiCp/Al复合材料难加工特点，系统研究了材料去除机理、宏/细观形态演变规律、损伤形成机制、高表面完整性切削原理以及多能场复合加工工艺等方面内容，得出主要结论如下：.（1）研究了刀具对不同体积分数SiCp/Al复合材料去除特点，建立了体元直角切削力学模型和SiC颗粒与Al基间非理想界面的应力分布模型。随着增强相SiC颗粒和体积分数的增大，表面存在的凹坑深度和Al基体涂覆现象越大。.（2）研究了增强相SiC颗粒对刀具反切削作用，建立了传统加工和超声辅助加工刀具磨损模型，分析了切削力、热对表面质量的影响规律。研究表明超声振动的施加可以有效减少刀具的崩裂破损，选择合理的超声振幅和加工参数，可以有效提高表面质量。.（3）考虑增强相SiC颗粒的大小、形状和体积分数，基于ABAQUS GUI二次开发功能，开发了参数化建模系统软件。研制了螺旋铣磨螺纹加工刀具，与传统商用刀具相比具有更好的切削性能。分析了加工过成中切削力、切削热变化规律及对加工质量的影响。.（4）基于多能场复合作用建立了钻削和铣削模型，匹配了超声振动参数。相比于传统加工超低温可以改善SiCp/Al复合材料内部铝合金基体的性质，降低其塑性和韧性，增加脆性，缓解加工过程中Al基体的撕裂缺陷，超低温辅助振动加工后材料表面的Sq值显著低于普通加工后表面的Sq值，超低温辅助振动加工后的表面损伤更小。研究结果对提高航空航天零部件的产品质量和成品率提供了技术支持。.

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（10）
高体积分数SiCp/Al复合材料超声辅助划擦微观去除机理研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    表面技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张红哲;朱晓春;鲍永杰
  • 通讯作者：
    鲍永杰
VHCF evaluation with BP neural network for centrifugal impeller material affected by internal inclusion and GBF region
受内部夹杂物和 GBF 区域影响的离​​心叶轮材料的 BP 神经网络 VHCF 评估
  • DOI：
    10.1016/j.engfailanal.2022.106193
  • 发表时间：
    2022-02
  • 期刊：
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Wang Jinlong;Peng Wenjie;Bao Yongjie;Yang Yuxing;Chen Chen
  • 通讯作者：
    Chen Chen
Mechanism of reduction of damage during helical milling of titanium/CFRP/aluminium stacks
钛/CFRP/铝叠层螺旋铣削过程中减少损伤的机制
  • DOI：
    10.1007/s00170-020-05177-1
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Sun Lei;Gao Hang;Wang Ben;Bao Yongjie;Wang Minghai;Ma Shujuan
  • 通讯作者：
    Ma Shujuan
SiCp/Al复合材料低损伤加工技术研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    鲍永杰;朱晓春;卢守相;张红哲
  • 通讯作者：
    张红哲
Study on the Cutting Damage Mechanism of Aramid Honeycomb Based on the Progressive Damage Model.
基于渐进损伤模型的芳纶蜂窝切削损伤机理研究
  • DOI：
    10.3390/ma15124063
  • 发表时间：
    2022-06-08
  • 期刊：
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
  • 通讯作者：

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其他文献

航空碳纤维复合材料构件无缺陷制孔方法的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    航空制造技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    鲍永杰;冯子明;欧阳;高航
  • 通讯作者：
    高航
电镀金刚石钻头钻削碳纤维复合材料研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    金刚石与磨料磨具工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    鲍永杰;高航;李凤全
  • 通讯作者：
    李凤全
碳纤维复合材料构件加工缺陷与高效加工对策
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高航;鲍永杰
  • 通讯作者：
    鲍永杰
C/E复合材料以磨代钻制孔工艺
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    宇航材料工艺
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董波;高航;鲍永杰;李兰柱
  • 通讯作者：
    李兰柱
Numerical and experimental investigations on temperature distribution of plain-woven aramid fiber-reinforced plastics composites with low-mild spindle velocities
低温和主轴转速平织芳纶纤维增强塑料复合材料温度分布的数值与实验研究
  • DOI：
    10.1007/s00170-018-2424-9
  • 发表时间：
    2018-08
  • 期刊：
    The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    鲍永杰;郝微;高航;刘学术;王一奇
  • 通讯作者：
    王一奇

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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

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          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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