基于LPSO相形貌调控的Mg-RE-Zn合金热成形能力提升机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51904036
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    周小杰
  • 依托单位：
    长沙理工大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Mg-RE-Zn alloys with long-period stacking ordered (LPSO) phases exhibit excellent mechanical properties, which increases the possibility to partly replace aluminum and steel structural materials by magnesium alloys and accelerates the lightweight process for industrial components. However, as a key factor for strengthening and toughening, LPSO phase simultaneously has the side effect of significantly narrowing the formable parameter ranges of Mg-RE-Zn alloys, which hinders their production and application. For sake of enhancing the hot workability of Mg-RE-Zn alloys, this project proposes a new solution of promoting dynamic recrystallization (DRX) and then improving hot workability by regulating the morphologies of LPSO phases, which breaks through the bottleneck of weak effectiveness and poor feasibility that exists in the traditional method of adjusting the LPSO structure. Firstly, the morphologies of LPSO phases will be controlled by means of heat treatment and predeformation, etc. The basic law and mechanism for the morphology evolution will be explored by microstructure observation combined with thermal and kinetic analysis, in order to ensure the repeatability and stability of the morphology regulation. Secondly, the relationship between varies morphologies and DRX behavior will be carefully discriminated to figure out the single and combined effects of LPSO morphologies on the hot workability. Finally, a correlation model of “LPSO morphology-DRX behavior-hot workability” will be constructed to lay the theoretical foundation for optimizing the processing parameters of the magnesium alloys which contain LPSO phases.
含长周期有序结构相(LPSO)的Mg-RE-Zn合金力学性能优异，有望取代部分铝和钢铁结构材料，进而推动工业构件的轻量化进程。然而，LPSO相作为合金强韧化的关键因素，亦具有窄化可成形工艺区间的副作用，使合金生产与推广受到阻碍。本项目以提升Mg-RE-Zn合金热成形能力为驱动，突破转变LPSO相结构这一方案成效微弱、可行性欠佳的瓶颈，提出通过调控LPSO相形貌以诱导合金动态再结晶进而提升其热成形能力的新思路。首先，利用热处理和预变形等手段调控LPSO相形貌，基于显微组织观察及热、动力学分析，探明LPSO相形貌的演变规律及机制，确保形貌调控的可重复性与稳定性；其次，辨析各种LPSO相形貌与合金动态再结晶行为的对应关系，揭示LPSO相形貌对合金热成形的单独和协同作用机制；最后，构建“LPSO相形貌—动态再结晶行为—热成形能力”关联模型，为含LPSO相镁合金的热成形工艺规程优化设计奠定理论基础。

结项摘要

本项目以加速推广高性能轻质Mg-RE-Zn合金工业应用为目标，针对LPSO相降低合金热成形能力这一科学难题，在不回避LPSO相存在的前提下，突破转变LPSO相结构这一传统方案成效微弱、可行性欠佳的瓶颈，提出通过调控LPSO相形貌以促进合金动态再结晶进而提升其热成形能力的新思路。通过改变Zn含量来调控LPSO相体积，设计均匀化退火制度改变LPSO相的位置、尺寸和形状等，采用小变形量预挤压的方法制备出具有特定LPSO相位向的合金棒材，重点探究了LPSO相形貌对合金热压缩变形行为及热成形能力的影响机制。取得的主要研究成果有：(1)揭示了Zn含量对合金LPSO相体积及热稳定性的影响机理，明确了LPSO相体积对合金动态再结晶、变形激活能、热成形能力的影响规律，确立了通过调控LPSO相体积来改善合金热成形能力的策略。(2)揭示了合金沿不同LPSO相位向热压缩变形过程中流变应力、变形激活能、再结晶行为、塑性加工图、显微组织及硬度演变之间的深层次关系，发现了预挤压合金中初始晶界在合金热成形能力提升方面起到的关键性作用。(3)对比了含不同初始LPSO相形貌的均匀化态合金在多向锻造、热挤压等塑性变形和热处理过程中的显微组织演变，揭示了合金构件的拉伸力学性能及其各向异性、塑性变形机制、储氢性能及机理等，确立了Mg-RE-Zn合金“LPSO相形貌-再结晶行为-热成形能力-力学/储氢性能”之间的相互关联。项目的研究成果丰富了含LPSO相镁合金的塑性变形及再结晶理论，为高性能Mg-RE-Zn合金构件的塑性成形能力改善及组织性能控制提供理论与技术支持。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
A comparative study on hydrogen storage properties of as-cast and extruded Mg-4.7Y-4.1Nd-0.5Zr alloys
铸态与挤压态Mg-4.7Y-4.1Nd-0.5Zr合金储氢性能对比研究
  • DOI：
    10.1016/j.jpcs.2021.110483
  • 发表时间：
    2021-12-07
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Chen, J. N.;Zhang, J.;Zhou, D. W.
  • 通讯作者：
    Zhou, D. W.
Effect of LPSO orientation on the compression behavior and workability of the Mg-5Gd-3Y–1Zn-0.5Zr alloy
LPSO取向对Mg-5Gd-3Y×1Zn-0.5Zr合金压缩行为和加工性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2022.144115
  • 发表时间：
    2022-09
  • 期刊：
    Materials Science and Engineering A
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    X.J. Zhou;X.D. Yang;X.Z. Lu;J. Zhang;S.L. Yu;X.M. Chen;L.W. Lu
  • 通讯作者：
    L.W. Lu
Hydrogen storage properties of Mg98.5Gd1Zn0.5 and Mg98.5Gd0.5Y0.5Zn0.5 alloys containing LPSO phases
含LPSO相的Mg98.5Gd1Zn0.5和Mg98.5Gd0.5Y0.5Zn0.5合金的储氢性能
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2021.07.140
  • 发表时间：
    2021-09-06
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    He, J. H.;Zhang, J.;Zhou, D. W.
  • 通讯作者：
    Zhou, D. W.
Tensile behavior at various temperatures of the Mg-Gd-Y-Zn-Zr alloys with different initial morphologies of LPSO phases prior to extrusion
具有不同 LPSO 相初始形貌的 Mg-Gd-Y-Zn-Zr 合金在挤压前不同温度下的拉伸行为
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2022.143634
  • 发表时间：
    2022-08
  • 期刊：
    Materials Science & Engineering A
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    X.D. Yang;X.J. Zhou;S.L. Yu;J. Zhang;X.Z. Lu;X.M. Chen;L.W. Lu;W.Y. Huang;Y.R. Liu
  • 通讯作者：
    Y.R. Liu
Microstructures and hydrogen storage properties of Mg-Y-Zn rare earth magnesium alloys with different Zn content: Experimental and first-principles studies
不同Zn含量Mg-Y-Zn稀土镁合金的显微组织和储氢性能：实验和第一性原理研究
  • DOI：
    10.1016/j.mtcomm.2022.104119
  • 发表时间：
    2022-08
  • 期刊：
    Materials Today Communications
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    R.S. Jin;J. Zhang;X.J. Zhou;S.X. Pan;J.H. He;J.N. Chen;X.Z. Lu;X.M. Chen;D.W. Zhou
  • 通讯作者：
    D.W. Zhou

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其他文献

单相电压型并网变换器功率预测控制
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    陈宜涛;陈红淑;周小杰;李昌煜
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真武汤对NRK-52E细胞“AVP-V2R-AQP2”通路的调控作用研究
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    10.19540/j.cnki.cjcmm.20171113.007
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 作者：
    周小杰;包玉婷;陈红淑;宣玲;陈学明;张洁颖;杨元宵;李昌煜
  • 通讯作者：
    李昌煜

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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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