基于亚稳ω过渡相辅助形核+晶粒细化制备高强医用β钛合金组织演化及力性调控机理

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基本信息

  • 批准号:
    51901193
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 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

The secondary α phase in the biomedical beta type titanium alloy can be refined and uniformly distributed during aging treatment by meta-stable ω transition phase assisted nucleation method, and improve the strength, hardness and fatigue resistance performance of the alloy. However, a few researches on this respect were carried out just in recent years. The relevant technologies and theoretical research achievements are rarely reported. There is lack of the research on the effect of microstructure evolution and mechanical properties regulation mechanism of ω phase precipitation behavior on aging α phase nucleation and precipitation. Furthermore, the room temperature ductility reduces by this method. Research shows that the ductility can be improved by refining β grain sizes after aging treatment. Thus, in order to improve the strength-ductility matching degree, this project presents combine the ω phase assisted nucleation method and β grains refinement to prepare high strength biomedical β type alloy (Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb, wt%). To optimize and improve the method and theory system of biomedical β type titanium alloy ω phase assisted nucleation, obtain the precipitation conditions and evolution rules, and then verify the precipitation controlling and transformation mechanism of ω phase. Revealing the microstructure evolution laws of ω phase assisted secondary α phase nucleation, and clarifying the strengthening mechanism of the alloy.
利用亚稳ω过渡相辅助形核方法,能够使医用β钛合金在时效过程中获得的次生α相变得更加均匀细小,强度、硬度和抗疲劳性能得到显著提高。但是,关于该方面的研究仅从近几年才开始进行,且相关工艺技术和理论研究成果仍鲜有报道,特别是缺乏有关ω相析出行为对时效α相形核与析出组织演化的影响规律及力学性能调控机理方面的研究。此外,利用ω相辅助形核方法,会导致合金室温塑性下降。研究表明,经时效后的医用β钛合金塑性能够通过细化β晶粒尺寸而改善。所以,针对利用该方法引起室温塑性降低的问题,以优化和完善医用β钛合金ω相辅助形核方法和理论体系为目标。项目提出将ω相辅助形核与β晶粒细化方法相结合,制备高强医用β钛合金(Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb,wt%),使得其强-塑匹配度提高,掌握ω相的析出条件及演变规律,探明ω相的析出控制与转变机制,揭示ω相辅助次生α相形核的微观组织演变规律,阐明材料的强化机制。

结项摘要

利用亚稳ω过渡相辅助形核方法,能够使医用β钛合金在时效过程中获得的次生α相变得更加均匀细小,强度、硬度和抗疲劳性能得到显著提高。但是,关于该方面的研究仅从近几年才开始进行,且相关工艺技术和理论研究成果仍鲜有报道,特别是缺乏有关ω相析出行为对时效α相形核与析出组织演化的影响规律及力学性能调控机理方面的研究。此外,利用ω相辅助形核方法,会导致合金室温塑性下降。研究表明,经时效后的医用β钛合金塑性能够通过细化β晶粒尺寸而改善。所以,针对利用该方法引起室温塑性降低的问题,以优化和完善医用β钛合金ω相辅助形核方法和理论体系为目标。项目提出了将ω相辅助形核与β晶粒细化方法相结合,制备了高强医用β钛合金(Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb,wt%),使得其强-塑匹配度提高,掌握了ω相的析出条件及演变规律,探明了ω相的析出控制与转变机制,揭示了ω相辅助次生α相形核的微观组织演变规律,阐明了材料的强化机制。团队发表论文7篇(SCI),参加学术会议7次并做分会邀请报告7次,培养硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Precipitation Behavior and Microstructural Evolution of α Phase during Hot Deformation in a Novel β-Air-Cooled Metastable β-Type Ti-B12 Alloy
新型β空冷亚稳态β型Ti-B12合金热变形过程中α相的析出行为和微观结构演化
  • DOI:
    10.3390/met12050770
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Metals
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Jun Cheng;Sen Yu;Jinshan Li;Jinyang Gai;Zhaoxin Du;Fuyu Dong;Jinyong Zhang;Xiaoyong Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaoyong Zhang
Cold Rolling Deformation Characteristic of a Biomedical Beta Type Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb Alloy Plate and Its Influence on α Precipitated Phases and Room Temperature Mechanical Properties During Aging Treatment
生物医用β型Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb合金板材冷轧变形特性及其对时效处理α析出相和室温力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Bioengineering and Biotechnology
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Jun Cheng;Jinshan Li;Sen Yu;Zhaoxin Du;Xiaoyong Zhang;Wen Zhang;Jinyang Gai;Hongchuan Wang;Hongjie Song;Zhentao Yu
  • 通讯作者:
    Zhentao Yu
Microstructure, Texture, and Hardness Evolution of Cold-Rolled High-Purity Ti Sheet During Annealing at 350 °C to 550 °C
冷轧高纯钛板在350℃~550℃退火过程中的显微组织、织构和硬度演变
  • DOI:
    10.1007/s11661-022-06651-z
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Metallurgical and Materials Transactions A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    XING HU;LINJIANG CHAI;JING SHEN;HAO WU;YUQIONG LI;JUN CHENG;JINRU LUO;LEI YAO
  • 通讯作者:
    LEI YAO
Microstructure evolution during aging heat treatment and its effects on tensile properties and dynamic Young's modulus of a biomedical β titanium alloy
生物医用β钛合金时效热处理过程中的微观组织演变及其对拉伸性能和动态杨氏模量的影响
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2020.139677
  • 发表时间:
    2020-07-22
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Du, Zhaoxin;Guo, Hao;Cui, Xiaoming
  • 通讯作者:
    Cui, Xiaoming

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  • 作者:
    温雪龙;王超;巩亚东;程军
  • 通讯作者:
    程军

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医用亚稳定β型钛合金(α+β)两相显微组织室温协同变形与热机械处理动态再结晶组织均匀细化机制研究
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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

        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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