钛合金紧固件表面Al2O3/TiO2复合陶瓷耐磨涂层研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    U1537107
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    55.0万
  • 负责人：
    辛丽
  • 依托单位：
    中国科学院金属研究所
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

In order to improve wear resistance of titanium alloy fastener, Al2O3/TiO2 composite coating will be fabricated on titanium alloy by duplex treatment of deposition of Al coating by arc ion plating and then treated with micro-arc oxidation (MAO) (i.e. Plasma Electrolytic Oxidation PEO) method. The composition and microstructure of the MAO coating will be investigated and the interfacial microstructure and reaction of the Al2O3 top layer and the TiO2 inner layer will be studied, to clarify the growth mechanism of the ceramic composite coating. The adhesive strength, hardness, friction and wear performance of the composite ceramic coating will be studied. The intrinsic relationships between the friction and wear performance and the composition and microstructure of the composite ceramic coating will be clarified. The results will provide scientific evidence for the application of Al2O3/TiO2 composite coatings on titanium alloy fasteners to improve their wear resistance, which will be fabricated by the duplex treatment method of deposition of Al coating by arc ion plating and then treated with MAO.
为提高钛合金紧固件的抗磨损性能，拟在其表面离子镀铝，然后微弧氧化，制备Al2O3/TiO2 复合陶瓷涂层。研究复合涂层组成和显微结构等，弄清Al2O3/TiO2 界面结构、界面反应，澄清复合陶瓷涂层的形成机理。研究复合涂层的结合强度、硬度、摩擦磨损性能等，揭示涂层的组成和结构等与其耐磨损性能的内在联系。为表面离子镀铝+微弧氧化制备Al2O3/TiO2 复合陶瓷抗磨涂层的新技术在钛合金紧固件上的应用提供依据。

结项摘要

为提高钛合金紧固件的抗磨损性能，采用离子镀铝然后微弧氧化的方法在钛合金表面制备了氧化铝陶瓷复合耐磨涂层，研究了涂层的显微结构、硬度、结合强度、耐磨性能等，并初步研究了镀铝层中添加Si对微弧氧化陶瓷复合涂层结构和性能的影响。钛合金离子镀铝并微弧氧化处理得到的氧化铝陶瓷复合耐磨涂层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成。随着微弧氧化时间的增长，氧化铝陶瓷膜的厚度增加，其致密层和硬度亦增加，硬度最高可达1260Hv。但是，当微弧氧化时间增长到局部钛合金基材发生氧化时，钛的氧化物进入到氧化膜中，膜内裂纹缺陷增多，硬度下降，膜与钛合金基材结合强度也降低了。拉伸实验结果表明微弧氧化铝膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40MPa，最高可达68MPa；镀铝层/钛合金基体界面结合非常好，结合强度大于68MPa；当氧化进行到铝镀层/钛合金界面时，微弧氧化陶瓷膜/钛合金基材界面结合变差，强度降低到约34MPa。氧化铝陶瓷膜的硬度明显高于钛合金，显著提高了钛合金的耐磨性，耐磨性最好的3h微弧氧化陶瓷膜磨损率比基材Ti6Al4V合金降低了两个数量级以上。在微弧氧化初期，AlSi镀层表面微弧氧化膜的生长速率较纯Al镀层显著降低，Si含量越高，膜生长速率下降越明显；随着氧化时间的增加，Si对微弧氧化膜生长速率的影响变小。随着AlSi镀层Si含量的增加，其表面形成的微弧氧化陶瓷膜中莫来石相的含量增加，硬度和耐磨性较纯Al镀层的微化氧化膜降低。提出了当氧化进行到铝镀层/钛合金界面，微弧氧化陶瓷层中裂纹缺陷增多的可能机制：局部钛基材的氧化导致Ti的氧化物进入微弧氧化陶瓷层中，由于Ti氧化物的电导率要比氧化铝大得多，造成微弧氧化膜放电阻抗分布的不均匀，而且此种情况会不断恶化，破坏了氧化膜的均匀和致密性，并导致贯穿性放电通道或裂纹的形成。本项目的研究结果为表面离子镀铝+微弧氧化法制备氧化铝陶瓷复合耐磨涂层新技术在钛合金紧固件上的应用提供了依据,该涂层技术亦可用于提高各工业领域钛合金部件的抗磨性能。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
钛合金表面耐磨涂层研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国腐蚀与防护学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    付颖;张艳;包星宇;张伟;王福会;辛丽
  • 通讯作者：
    辛丽
钛合金表面氧化铝陶瓷膜制备及性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国腐蚀与防护学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姜冬雪;付颖;张峻巍;张伟;辛丽;朱圣龙;王福会
  • 通讯作者：
    王福会
High vacuum arc ion plating TiAl coatings for protecting titanium alloy against oxidation at medium high temperatures
高真空电弧离子镀TiAl涂层在中高温下保护钛合金不氧化
  • DOI：
    10.1016/j.corsci.2016.07.005
  • 发表时间：
    2016-11
  • 期刊：
    Corrosion Science
  • 影响因子：
    8.3
  • 作者：
    Zhang Mingming;Shen Mingli;Xin Li;Ding Xueyong;Zhu Shenglong;Wang Fuhui
  • 通讯作者：
    Wang Fuhui
Effect of the Cu Content on the Microstructure and Corrosion Behavior of PEO Coatings on Al–xCu Alloys
Cu含量对Al-xCu合金PEO涂层微观结构和腐蚀行为的影响
  • DOI：
    10.1149/2.0471809jes
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of The Electrochemical Society
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Liye Zhu;Wei Zhang;Tao Zhang;Ji Qiu;Jingyi Cao;Fuhui Wang
  • 通讯作者：
    Fuhui Wang
600 ℃/NaCl-H2O-O2协同环境中Ti/TiAlN 多层涂层的耐蚀行为
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    中国腐蚀与防护学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张明明;辛丽;丁学勇;耿树江;朱圣龙;王福会
  • 通讯作者：
    王福会

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    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    贾雪锋;辛丽;孟团结;李红霞;王进贤
  • 通讯作者：
    王进贤

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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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