选区激光熔融Ti基金字塔型点阵材料对Mg/Ti液固复合铸造界面的强化机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875062
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Magnesium and titanium is the most important light weight metals which has highly complementation of properties, and there is a great application prospect in Mg/Ti liquid-solid compound casting. The problem of Mg/Ti liquid-solid compound casting is the low strength caused by the weak reaction and low mutual solubility. In this research, a new strengthen method of interface based on the Ti based pyramid lattice materials produced by selective laser melting (SLM) has been put forward. This research focuses on the scientific problem of strengthening mechanism worked in Mg/Ti liquid-solid compound casting interface. Physical and chemical properties of the SLM lattice materials on titanium surface have been characterized and their surface wettability was regulated. Main factor and best parameter which impact the interface strength were determined by orthogonal experiment. Situ test inversion analysis of micronano indentation and support vector machine (SVM) of Matlab have been used to establish a prediction model of interfacial constitutive equation which was adaptive to all factors under research condition and have self-learning function. Combined with a finite element analysis, shear strength experiment, fracture analysis, the effects of structure parameters of lattice material on shear strength has been investigated, and the strengthening mechanism of lattice material worked in the interface of Mg/Ti liquid-solid compound casting has been revealed. The achievements of the project will provide theoretical support for the new method of interface reinforcement of Mg/Ti liquid-solid compound casting and reference for the interface reinforcement of liquid-solid compound casting between other melting which has weak reaction and low mutual solubility.
Mg、Ti同为重要的轻量化金属,性能互补性很强,Mg /Ti液固复合铸造具备很好的应用前景。针对Mg、Ti由于弱反应低互溶产生的液固复合铸造界面强度低的难题,本课题提出一种基于选区激光熔融Ti基金字塔型点阵材料的界面强化新方法,围绕其强化机理的科学问题,表征钛材表面SLM点阵材料的理化特性并调控其表面润湿性,通过正交实验确定影响界面强度的主次因素及最优因素水平组合,采用微纳米压痕原位测试反演分析及Matlab支持向量机建立可在与研究条件相同的其他案例中使用的、具有自学习功能的结合面力学本构方程预测模型,结合有限元分析、剪切强度实验、断口分析研究点阵材料结构参数对剪切强度的影响规律,揭示点阵材料在Mg/Ti液固复合铸造界面的强化机理。项目的完成将为Mg/Ti液固复合铸造界面的强化新方法提供理论基础,为其界面设计提供支撑,为其它弱反应低互溶金属之间的液固复合界面强化提供借鉴。

结项摘要

针对Mg、Ti由于弱反应低互溶产生的液固复合铸造界面强度低的难题,本项目将SLM增材制造及点阵材料应用于Mg/Ti液固复合铸造界面强化,充分利用Ti基金字塔型点阵材料的高比表面积及与镁合金形成的三维互嵌结构,强化冶金结合与机械结合。围绕其强化机理的科学问题,研究了电镀Ni、电镀Cu、热浸镀Al/Zn等作为中间金属层对于Ti6Al4V和AZ91D镁合金液固复合铸造的影响,分析和对比了不同工艺条件下的界面处扩散反应区组织,研究了Ti6Al4V/AZ91D双金属组织演变、性能和断裂行为,采用微纳米压痕实验结果反演分析及支持向量机建立了 Ti 基金字塔型点阵材料结合界面本构模型,研究了金字塔型点阵材料的结构参数对界面结合强度的影响并优选了其的最佳结构参数范围。研究结果表明:结合强度高的点阵结构的最佳参数范围为:杆单元倾斜角(ω)和杆间夹角为45°,0.6 mm<杆径(d)<2 mm,1.2<长径比(l/d)<5,2.5<上下节点比(d1/d, d2/d)<3.2。在Ti表面采用金字塔型点阵结构并电沉积Ni时,在浇注温度不低于 690-750℃的条件下,Mg/Ti界面可以得到由(Mg2Ni +α-Mg)、Ni2Mg3Al、Al3Ni 组织组成的界面扩散反应区,结合强度达到135.4 MPa。结合有限元分析、剪切强度实验、断口分析研究点阵材料结构参数对剪切强度的影响规律,揭示了点阵材料在Mg/Ti液固复合铸造界面的强化机理。同时,本项目将奠定点阵材料和液固复合铸造制备Mg/Ti双金属复合材料的技术基础。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Microstructures and mechanical properties of TC4/AZ91D bimetal prepared by solid-liquid compound casting combined with Zn/Al composite interlayer
Zn/Al复合中间层固液复合铸造TC4/AZ91D双金属的显微组织与力学性能
  • DOI:
    10.1016/s1003-6326(22)65862-x
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zhao Jianhua;Shangguan Jingjing;Gu Cheng;Jin Bingyan;Shi Yu
  • 通讯作者:
    Shi Yu
The role of TiAlSi intermetallic compounds in metallurgical bonding mechanism of Ti/Mg bimetal composite
TiAlSi金属间化合物在Ti/Mg双金属复合材料冶金结合机制中的作用
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2022.143295
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Jingjing Shangguan;Jianhua Zhao;Bei Xu;Cheng Gu;Yajun Wang
  • 通讯作者:
    Yajun Wang
Influence of Ni interlayer on interfacial microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V/AZ91D bimetals fabricated by a solid-liquid compound casting process
Ni中间层对固液复合铸造Ti-6Al-4V/AZ91D双金属界面组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jma.2020.05.021
  • 发表时间:
    2021-07-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF MAGNESIUM AND ALLOYS
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Wen, Fulin;Zhao, Jianhua;Guo, Yu
  • 通讯作者:
    Guo, Yu
Effect of HEA/Al composite interlayer on microstructure and mechanical property of Ti/Mg bimetal composite by solid-liquid compound casting
HEA/Al复合中间层对固液复合铸造Ti/Mg双金属复合材料显微组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.1007/s41230-022-2105-z
  • 发表时间:
    2022-10-14
  • 期刊:
    CHINA FOUNDRY
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Cheng, Jin;Zhao, Jian-hua;Wang, Ya-jun
  • 通讯作者:
    Wang, Ya-jun
Failure Process Observation and Failure Mechanism of Ni‐Coated TC4 Alloy by Gradually Changed Curvature Bending Method
镍涂层TC4合金渐变曲率弯曲法失效过程观察及失效机理
  • DOI:
    10.1002/adem.202101092
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Advanced Engineering Materials
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Jianhua Zhao;Fulin Wen;Bingyan Jin;Cheng Gu;Yajun Wang;Dengzhi Zheng
  • 通讯作者:
    Dengzhi Zheng

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Growth parameter dependence of magnetic property of CrAs thin film
CrAs薄膜磁性能的生长参数依赖性
  • DOI:
    10.1088/1009-1963/16/12/053
  • 发表时间:
    2007-12
  • 期刊:
    Chin. Phys.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵建华
  • 通讯作者:
    赵建华
黄土高原冬季湍流相干结构在地表能量平衡中的作用
  • DOI:
    10.6038/cjg2022q0184
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵建华;张良;王胜;梁芸;隆霄;王涓力
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    赵建华;Kyle Tietze;隆霄;ZHAO Jianhua1,Kyle Tietze2,ZHENG Hongjun3,LONG Xia;2.Department of Meteorology, University of Utah,Sa;3.Institute for Cell;Molecular Biosciences Med;4.College of Atmospheric Sciences,Lanzhou Universi
  • 通讯作者:
    4.College of Atmospheric Sciences,Lanzhou Universi
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
    赵建华;刘鹏
  • 通讯作者:
    刘鹏
枸杞木糖异构酶基因LbxylA的克隆_原核表达及多克隆抗体的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵建华;李浩霞;尹跃;王亚军;李彦龙;樊云芳;安巍;曹有龙
  • 通讯作者:
    曹有龙

其他文献

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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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