镁合金中二十面体准晶固态形核与生长机制的原子尺度研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51771202
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Mg alloys with icosahedral quasicrystals (IQCs) show superior mechanical properties, due to the unique physical and mechanical properties of IQCs, and excellent resistance to cracking at IQC/Mg interfaces as a result of compatible interfacial connection between IQCs and Mg matrix. Precipitation of nanometersized IQC particles can be an effective way to strengthen Mg alloys. In spite of great achievements on quasicrystal studies in the past decades, the fundamental questions concerning nucleation and growth of quasicrystals are still not well understood. We will determine atomic structures of icosahedral clusters that formed during heat treatments of Mg-Zn-RE alloys, based on sub-angstrom resolution imaging by aberration-corrected electron microscopy, in combination with theoretical calculations and modeling. The formation of core icosahedral clusters consisting of 12 atoms and their growth into Bergman clusters consisting of 136 atoms are the key information to understand the mechanism of IQC nucleation. Further, we will determine the atomic configuration at the surface layer of tiny IQC precipitates and defects may exist herein, in order to understand the growth mechanism of IQC. Besides homogeneous nucleation of IQCs in hexagonal matrix of Mg solid solution, the heterogeneous formation of IQCs along dislocations, at grain boundaries and interfaces between Mg matrix and other crystalline phases will be addressed in the present study. Our research is devoted to the understanding of solid state origin of quasicrystals in crystalline materials, which may advance the theory of phase transformations of quasicrystals, and shed light on optimization of mechanical properties of Mg alloys through precipitation of IQC nanoparticles.
二十面体准晶(IQC)独特的物理和力学性质,及IQC与Mg基体间界面良好的抗裂能力,使得IQC强化的Mg合金具有优良的力学性能。IQC在固态下的弥散析出可能作为强化镁合金的一种新的途径。但准晶的原子尺度形成机理一直是个难题。本项目拟通过亚埃分辨率像差校正电子显微学实验研究结合理论计算模拟,首先确定固态相变过程中,Mg-Zn-RE合金内形成二十面体团簇及其长大成Bergman团簇的原子尺度机理,然后获得细小IQC析出颗粒表层(生长前沿)结构和缺陷的原子构型,并借助透射电镜观察获得IQC颗粒尺寸随时效时间的变化规律,揭示其生长过程和影响因素,从而阐明Mg合金中IQC的固态形核生长机制。除了均匀形核析出,本项目还研究IQC在位错、晶界及相界上固态形核析出。研究结果将阐明固态下准晶起源和析出机制,并为通过准晶沉淀优化Mg合金的力学性能提供理论指导。

结项摘要

本项目利用先进的亚埃分辨率电子显微学方法,在原子尺度上获得了关于在镁合金内部形成二十面体结构单元的过程中关键合金元素聚集和重新占位等方面的结构信息,为揭示准晶的形核与生长机理提供了重要数据。利用原子分辨率Z衬度成像结合高维超空间投影的方法解析了Mg合金中Mg3Zn6Y二十面体准晶的三维原子结构。Mg3Zn6Y准晶的Bergman团簇最外层是由20个Y原子和12个Mg原子构成的菱边三十面体,Y原子构成一个五角十二面体。我们阐明了位错作为异质形核点诱发准晶形核的原子尺度机理。此外,除了广泛报道的三维二十面体准晶,我们还在镁合金中发现了多种二维十次准晶,并制备了多种纳米尺寸准晶颗粒强化的镁合金。我们的研究结果不仅在准晶的基础研究方面取得了很有意义的进展,而且为开发准晶强化的镁合金提供了重要科学基础。在项目的资助下,培养毕业3名博士研究生和1名硕士研究生,已有16篇研究论文发表在国内外学术期刊上,还有部分工作有待发表。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nanometer-sized domain structure in complex Mg 21 Zn 25 formed by eutectoid phase transformation in a Mg-Zn alloy
Mg-Zn合金中共析相变形成的复合Mg 21 Zn 25 中的纳米尺寸域结构
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2018.02.153
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Lifeng Zhang;Weizhen Wang;Weiwei Hu;Zhiqing Yang;Hengqiang Ye
  • 通讯作者:
    Hengqiang Ye
Dislocation facilitated formation and evolution of basal-prismatic/prismatic-basal interfaces in a Mg alloy
位错促进了镁合金中基底-棱柱/棱柱-基底界面的形成和演化
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2021.114237
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Scripta Materialia
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Su Huhu;Zhou Xinzhe;Zheng Shijian;Ye Hengqiang;Yang Zhiqing
  • 通讯作者:
    Yang Zhiqing
Atomic-resolution studies on reactions between basal dislocations and {10(1)over-bar2} coherent twin boundaries in a Mg alloy
镁合金中基位错与101×2相干孪晶界反应的原子分辨率研究
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2020.06.017
  • 发表时间:
    2021-03-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Su, Huhu;Zhou, Xinzhe;Yang, Zhiqing
  • 通讯作者:
    Yang, Zhiqing
Chemical decomposition along dislocations during plastic deformation
塑性变形过程中沿位错的化学分解
  • DOI:
    10.1103/physrevmaterials.3.033602
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Physical Review Materials
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhiqing Yang;Wei-Wei Hu;Hengqiang Ye;Lifeng Zhang
  • 通讯作者:
    Lifeng Zhang
Atomic-resolution studies on reactions between slip dislocations with {10(1)over-bar1} twin boundaries and local plastic relaxation in a Mg alloy
镁合金中{10(1)over-bar1}孪晶界滑移位错与局部塑性弛豫反应的原子分辨率研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Acta Materialia
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Su HH;Zhou XZ;Zhang MM;Zheng SJ;Ye HQ;Yang ZQ
  • 通讯作者:
    Yang ZQ

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其他文献

Mg-Zn-Y合金中W′相与W相的相变研究
  • DOI:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    叶恒强
形变导致渗碳体分解的电子显微学研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨志卿;马秀良;李智
  • 通讯作者:
    李智
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨志卿;刘建方;叶恒强
  • 通讯作者:
    叶恒强
高分辨像的解卷处理用于S-Al_2 CuMg相及孪晶界面结构确定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵云龙;杨志卿;马秀良
  • 通讯作者:
    马秀良

其他文献

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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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