搅拌摩擦加工镍铝青铜合金耐腐蚀疲劳组织优化及机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51801115
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    吕玉廷
  • 依托单位：
    山东科技大学
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Friction stir processing (FSP) is one of the most effective ways to solve the problem of serious corrosion fatigue damage of nickel aluminum bronze (NAB) alloy. Obtaining optimum microstructures with the best corrosion fatigue resistance and revealing its corrosion fatigue mechanisms are the key issues in this field needing to be resolved at present. Therefore, in this project, four typical microstructures of FSPed NAB alloy and their corrosion fatigue behaviors are the main study object. EBSD characterization of corrosion fatigue growth path is performed to understand the crystallographic features of crack growth. Based on quantitative microstructure analysis and fracture observation of corrosion fatigue crack growth path, the response relation between microstructural state and corrosion fatigue properties is revealed, and then superior order of various microstructures of corrosion fatigue resistance is ensured. For understanding crack tip oxidation and material transmission law, phase structures and chemical composition of material around corrosion fatigue crack tip are determined by TEM assisted by FIB, and quantitative analysis of chemical composition on crack propagation path is performed. Mechanical mechanism of plastic deformation in crack tip is revealed via finite element modelling and experimental characterization of crack tip plastic area. Finally, based on above analysis, corrosion fatigue mechanisms of FSPed NAB alloy are revealed. The achievements obtained in this project can provide theoretical support for microstructure modification of NAB alloy.
搅拌摩擦加工是解决镍铝青铜合金严重腐蚀疲劳破坏问题的最有效途径之一，获得搅拌摩擦加工镍铝青铜合金耐腐蚀疲劳性能的理想组织，并阐明其腐蚀疲劳机理是该领域亟待要解决的关键问题。因此，本项目围绕搅拌摩擦加工镍铝青铜合金四种典型组织的腐蚀疲劳行为开展研究工作，采用EBSD技术对腐蚀疲劳裂纹扩展路径进行表征，掌握腐蚀疲劳裂纹扩展的晶体学特性，基于裂纹扩展路径的显微组织定量分析和断口观察，阐明组织状态与耐腐蚀疲劳性能的响应关系，确定各组织的耐腐蚀疲劳优劣顺序，通过FIB辅助TEM探究裂纹尖端周围物质的组织结构和化学成分，并结合裂纹路径上物质化学成分的定量分析，明确裂纹尖端氧化和腐蚀产物传送规律，利用裂纹尖端塑性区的有限元模拟和实验表征，阐明裂纹尖端塑性变形的力学机理，最终揭示加工合金的腐蚀疲劳机理，为镍铝青铜合金的组织调控提供理论指导。

结项摘要

镍铝青铜合金是目前海洋装备螺旋桨的最主要材料，在海洋中服役过程中很容易发生腐蚀疲劳破坏，而搅拌摩擦加工可以同时提高合金机械和耐腐蚀性能，在提高合金腐蚀疲劳性能上具有很好的应用前进，本项目针对搅拌摩擦加工镍铝青铜合金典型的微观组织，开展腐蚀疲劳组织优化和腐蚀疲劳机理的研究工作。研究发现均匀细小的等轴组织具有最好的抗腐蚀疲劳性能，而魏氏体组织具有最差的腐蚀疲劳性能。通过腐蚀疲劳裂纹尖端的材料学、材料-化学反应和力学三个方面，系统研究了搅拌摩擦加工抗腐蚀疲劳机理，研究表明，在腐蚀疲劳的过程中，搅拌摩擦加工合金主裂纹周围的βˊ相因发生脱铝反应而发生严重的破坏，这主要是因为在腐蚀疲劳的过程中，裂纹里面溶液的酸化和应力场的耦合作用使裂纹尖端各相形成的保护膜不稳定、破坏或者溶解，βˊ相作为阳极被腐蚀掉。腐蚀疲劳裂纹尖端在低ΔK和高ΔK展现不同的腐蚀疲劳行为，降低搅拌摩擦加工的热输入，形成均匀细小且少βˊ相的组织可以提高搅拌摩擦加工合金的耐腐蚀疲劳性能。本项目阐明了搅拌摩擦加工镍铝青铜合金组织和耐腐蚀疲劳性能响应关系，优化加工合金的组织结构，并揭示其腐蚀疲劳机理。在该基金的支持下，发表高水平论文10篇（SCI9篇，EI1篇），申请发明专利2项（授权1项），对于提高海洋装备服役寿命具有重要现实价值和理论意义。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
搅拌摩擦加工工具对镍铝青铜合金显微组织和机械性能的影响
  • DOI：
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.12.011
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    表面技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吕玉廷;聂彬;刘国浩;王柄皓;曹连民;秦真波;吴忠
  • 通讯作者：
    吴忠
Investigation of microscopic residual stress and its effects on stress corrosion behavior of NiAl bronze alloy using in situ neutron diffraction/EBSD/tensile corrosion experiment
原位中子衍射/EBSD/拉伸腐蚀实验研究NiAl青铜合金微观残余应力及其对应力腐蚀行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2020.110351
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Materials Characterization
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Lv Yuting;Ding Yang;Cui Hongzhi;Liu Guohao;Wang Binghao;Cao Lianmin;Li Lei;Qin Zhenbo;Lu Weijie
  • 通讯作者：
    Lu Weijie
Gradient Microstructures and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V/Zn Composite Prepared by Friction Stir Processing
搅拌摩擦制备Ti-6Al-4V/Zn复合材料的梯度显微组织和力学性能
  • DOI：
    10.3390/ma12172795
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Materials
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Lv Yuting;Ding Zihao;Sun Xueyan;Li Lei;Sha Gang;Liu Rui;Wang Liqiang
  • 通讯作者：
    Wang Liqiang
Insights into the selective phase corrosion of as cast NiAl bronze alloy: Effect of electrical properties of each phase’s protective film
洞察铸态 NiAl 青铜合金的选择性相腐蚀：各相保护膜电性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2021.162008
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Lv Yuting;Guo Jiawei;Zhang Guosong;Cao Lianmin;Sun Xueyan;Qin Zhenbo;Xia Dahai
  • 通讯作者：
    Xia Dahai
Microstructures and mechanical properties of hot indirect extruded in situ (TiB + TiC)/Ti6Al4V composites: Effect of extrusion temperature
热间接原位挤压 (TiB TiC)/Ti6Al4V 复合材料的显微组织和力学性能：挤压温度的影响
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2021.140988
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Huang Guangfa;Wang Jiheng;Wang Qian;Lv Yuting;Han Yuanfei;Lu Weijie
  • 通讯作者：
    Lu Weijie

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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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