钛/不锈钢电致塑性轧制复合机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51804215
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    任忠凯
  • 依托单位：
    太原理工大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 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

Titanium/stainless steel composite plate is an ideal material for corrosion-resistant environmental equipment manufacturing and has a broad application prospect. However, due to the mechanical properties of titanium and stainless steel are quite different, the phenomenon of uncoordinated deformation prone to occur during the rolling bonding. When the heating temperature is relatively high, the composite interface is prone to form brittle intermetallic compounds, which seriously restricts the production of titanium/stainless steel composite plates. This project aims at the existing problems of titanium/stainless steel rolling bonding, and puts forward a process method based on pulse current assisted titanium/stainless steel rolling bonding. The influence of process parameters on the coordinated deformation of titanium/stainless steel during electroplastic rolling process is studied by finite element simulation and rolling composite experiment, and the deformation mechanism of titanium/stainless steel electroplastic rolling is established. On the basis of deformation coordination, the influence of process parameters on the titanium/stainless steel composite plate macro mechanical properties and microstructure changes was studied, and the relationship between microstructure evolution and macroscopic mechanical properties was established, to reveal the electro-plastic rolling titanium/stainless steel bonding mechanism. It provides theoretical and experimental basis for the preparation of high quality titanium/stainless steel composite plates, which has important scientific significance and practical application value.
钛/不锈钢复合板是耐腐蚀环境设备制造的理想选材，具有广阔的应用前景。但是由于钛、不锈钢机械性能差异比较大，轧制复合时极易出现变形不协调现象，当加热温度比较高时，复合界面易生成脆性金属间化合物，严重制约钛/不锈钢复合板的生产。本项目针对上述问题，提出了基于脉冲电流辅助钛/不锈钢轧制复合的工艺方法。通过有限元模拟和轧制复合实验研究电致塑性轧制过程中工艺参数对钛/不锈钢协调变形的影响规律，建立钛/不锈钢电致塑性轧制协调变形机制。在变形协调的基础上，研究工艺参数对钛/不锈钢复合板宏观力学性能和微观组织变化规律，并建立微观组织演变和宏观力学性能的联系，以此来揭示电致塑性轧制钛/不锈钢复合板的结合机理。为高品质钛/不锈钢复合板的制备提供理论和实验依据，具有重要的科学意义和实际的应用价值。

结项摘要

钛/不锈钢复合板很大限度地减少了对贵重金属钛的消耗，同时展现了出色的综合性能，因而广泛应用于海洋工程、航空航天等重要领域。本项目提出了脉冲电流辅助钛/不锈钢钢轧制复合的方法，利用脉冲电流的电致塑性效应在较低温度和较小压下率下实现钛/不锈钢复合板的制备。设计了合理稳定的电流施加装置和电流施加方式，探究了脉冲电流对钛/不锈钢复合板宏观力学性能和结合界面处的微观组织、微观结构、元素扩散、金属间化合物的成分及分布等的影响，揭示了钛/不锈钢电致塑性轧制复合机理。. 结果表明：（1）采用上下通电的方式能够保证复合板变形区内拥有较高且较均匀的电流密度。（2）在750℃下，19.5%时TC4/304复合板就能结合且获得较高的剪切强度，且结合强度并不随着压下率的增加而增加。而在58%压下量，随着温度升高，界面形成大量脆性化合物削弱了结合强度。（3）TA1/304复合板与TC4/304复合板存在相似的规律，24.4%压下率时复合板界面就能够实现结合，而54.4%压下率时界面FeTi和TiNi化合物以及由于Kirkendall效应产生孔洞导致结合强度急剧下降。（4）进一步在41.6%压下率下进行了不同电流密度的轧制实验，结果表明电流密度为1.15A/mm2时复合板剪切强度最大，达到356MPa。（5）针对750℃、41.6%压下量下制备的TA1/304复合板进行不同电流密度下的短时后处理。随着电流密度增加，化合物呈现增加趋势，28.91 A/mm2时化合物量过多严重削弱了复合板结合性能，脉冲电流能够在短时间内达到较好的效果。. 上述针对电塑性轧制钛/不锈钢复合板的相关研究方法和理论成果具有普适性，为电塑性轧制其他双金属复合板工艺设计提供了理论依据和实验方法。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
Finite element simulation of mesoscale inhomogeneous deformation in 304 stainless steel foil tensile
304不锈钢箔拉伸细观不均匀变形的有限元模拟
  • DOI：
    10.1088/2053-1591/ab2ec2
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Materials Research Express
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Fan Wanwan;Ren Zhongkai;Hou Jie;Wang Tao
  • 通讯作者：
    Wang Tao
EQUIVALENT NUMERICAL ALGORITHM FOR THE STRIP-ROLLING PROCESS OF A CONTINUOUS VARIABLE CROWN MILL USING THE COUPLED RIGID-PLASTIC FINITE ELEMENT METHOD
连续变量冠轧机带材轧制过程的刚塑耦合有限元等效数值算法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Marine Science and Technology
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Wang Tao;Ren Zhong-Kai;He Dong-Ping
  • 通讯作者：
    He Dong-Ping
Effect of temperature and reduction ratio on the interface bonding properties of TC4/304 plates manufactured by EA rolling
温度和压下率对电弧轧制TC4/304板材界面结合性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jmapro.2021.02.006
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Xiongwei Guo;Zhongkai Ren;Xiaobao Ma;Ning Li;Liping Bian;Tao Wang
  • 通讯作者：
    Tao Wang
Achieving ultrafine grained structure in Ti-6Al-4V alloy by high strain rate deformation with a martensitic microstructure
通过具有马氏体微观结构的高应变率变形在 Ti-6Al-4V 合金中实现超细晶粒结构
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2019.04.110
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Materials Letters
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Zhang Zhixiong;Wang Tao;Han Jianchao;Ren Zhongkai;Wu Ruirui;Sun Jingli
  • 通讯作者：
    Sun Jingli
钛/钢层合板轧制复合研究进展与展望
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国冶金
  • 影响因子：
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  • 作者：
    郭雄伟;武张静;李宁;马晓宝;王涛;任忠凯
  • 通讯作者：
    任忠凯

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波纹辊轧机辊系主共振分岔控制研究
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  • 期刊：
    机械工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    和东平;王涛;解加全;任忠凯;刘元铭;马晓宝
  • 通讯作者：
    马晓宝
镁合金板材轧制成形边裂的研究进展
  • DOI：
    10.11896/cldb.19020149
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘江林;齐艳阳;王涛;王跃林;任忠凯;韩建超
  • 通讯作者：
    韩建超
极薄带轧制变形区轧辊压扁试验与有限元模拟
  • DOI：
    10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160204
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    肖宏;任忠凯;刘晓;余超;顾勇飞
  • 通讯作者：
    顾勇飞
波纹辊轧机辊系主共振时滞反馈控制
  • DOI：
    10.7641/cta.2020.90367
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    和东平;王涛;任忠凯;冯光;刘元铭
  • 通讯作者：
    刘元铭
四辊轧机工作辊辊端压靠板形控制模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    燕山大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    任忠凯;员征文;肖宏;刘晓
  • 通讯作者：
    刘晓

其他文献

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任忠凯的其他基金

超声能场激励超薄不锈钢箔材轧制变形机理及表面完整性控制研究
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    面上项目

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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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