WC-Ti(C,N)-Ni3Al梯度硬质合金的热、动力学及微结构控制机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51901070
  • 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:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 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

Due to the excellent mechanical properties, graded cemented carbides have been widely used as cutting tools. The knowledge of phase diagram thermodynamics and diffusion kinetics information for materials is the basis of quantitative description of microstructure, as well as the key of process parameter optimization and material design. However, the systematically thermodynamic and kinetic database for graded cemented carbide with Ni3Al as binder is still lacking, which results in the limitation on microstructure control and product development. Using WC-Ti(C,N)-Ni3Al multicomponent system as the target system, this project is devoted to: (1) develop the thermodynamic database through a combination of key experiments, CALPHAD approach and first-principles calculations; (2) establish the kinetic database by the modified Sutherland equations and Dictra simulation, then utilize the diffusion couple technique to acquire the reliable labyrinth factor, which represents the diminished effect of hard phase on diffusion in liquid phase; (3) investigate the effect of different alloy compositions and process parameters on the "core-rim" structure and microstructure of gradient zone in graded cemented carbide via database calculations and microstructure characterizations, and extract the mechanisms for the control of microstructure. The completion of this project is expected to lay a basis of theoretical importance for the design and development of new-type WC-Ti(C,N)-Ni3Al graded cemented carbide with independent intellectual property rights.
梯度硬质合金具有优良的力学性能,广泛用于切削刀具。掌握相图热力学和扩散动力学信息是微结构定量描述的必备条件,也是合金设计和工艺优化的关键。当前国际上Ni3Al粘结相梯度硬质合金热力学和动力学数据库的缺乏,限制其微结构控制和产品开发。本项目拟以WC-Ti(C,N)-Ni3Al多元系为研究对象,开展以下工作:(1)耦合关键实验、相图计算方法和第一性原理计算,建立该体系的热力学数据库;(2)通过修正的Sutherland方程和Dictra模拟,构建该体系液相的动力学数据库,并采用扩散偶法获取硬质相对液相扩散减弱作用的“迷宫因子”;(3)集成数据库计算及微结构实验表征,研究合金成分和工艺参数对梯度硬质合金面心立方相“芯-壳”结构和梯度层微结构的影响,并掌握其控制机理。本项目的完成可望为具有自主知识产权的新型WC-Ti(C,N)-Ni3Al梯度硬质合金设计开发奠定重要的理论基础。

结项摘要

Ni3Al除了良好的硬度和强度外,也具有优异的高温、抗氧化和抗腐蚀性能,代替Co作为粘结相的新型梯度硬质合金在切削刀具领域具有重大的应用前景和研究意义。掌握WC-Ti(C,N)-Ni3Al梯度硬质合金的热力学和动力学信息,进行微结构控制研究是合金设计和工艺参数优化的关键。本项目通过关键实验和理论计算的系统集成,对Al-C-N-Ni-Ti-W六元系中待完善体系开展了热力学研究,建立了WC-Ti(C,N)-Ni3Al梯度硬质合金的热力学数据库。采用修正的Sutherland方程基于元素的基本物理性质建立了液相的动力学数据库,并对表征实际扩散系数的迷宫因子进行了分析。基于相图热力学计算和扩散动力学模拟,制备出WC-Ti(C,N)-Ni3Al梯度硬质合金,并对梯度层和“芯-壳”结构的形成和控制机理进行了研究。本项目基于理论计算的新型梯度硬质合金材料体系开发方案能够为以后梯度硬质合金的设计和开发提供借鉴,并大幅缩短我国新型梯度硬质合金体系的研究周期。本项目资助期间,在Ceramics International、CALPHAD等国际知名刊物发表论文8篇,其中标注本项目资助号4篇,授权国家发明专利2项。培养硕士研究生4名。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effect of Cr Content on the Microstructure of Casting Infiltration Layers: Simulations and Experiments
Cr 含量对铸造熔渗层显微组织的影响:模拟与实验
  • DOI:
    10.3390/cryst12081022
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Crystals
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Chong Chen;Tao Wang;Shizhong Wei;Wenliang Liu;Guoshang Zhang;Ying Tang;Kunming Pan;Long You;Liujie Xu;Tao Jiang
  • 通讯作者:
    Tao Jiang
Thermodynamic evaluation and investigation of solidification microstructure in the Fe-Cr-Ni-C system
Fe-Cr-Ni-C 系凝固组织的热力学评价与研究
  • DOI:
    10.1016/j.calphad.2020.101763
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    CALPHAD-COMPUTER COUPLING OF PHASE DIAGRAMS AND THERMOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu, Wenliang;Chen, Chong;Liu, Mengmeng
  • 通讯作者:
    Liu, Mengmeng
Fabrication of gradient cemented carbide with Ni3Al binder: Simulations and experiments
使用 Ni3Al 粘结剂制备梯度硬质合金:模拟和实验
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2022.01.145
  • 发表时间:
    2022-03-21
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chen, Chong;Dong, Yongzhuang;Mao, Feng
  • 通讯作者:
    Mao, Feng
The Influence of Ni Content on the Microstructure and Impact Wear Resistance Performance of High-Chromium Casting Infiltration Coating
Ni含量对高铬铸造熔渗涂层显微组织和抗冲击磨损性能的影响
  • DOI:
    10.3390/coatings12091313
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Coatings
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Chong Chen;Tao Wang;Shizhong Wei;Feng Mao;Wenliang Liu;Mei Xiong;Tao Jiang;Liqiang Xiao;Xiaodong Wang;Cheng Zhang
  • 通讯作者:
    Cheng Zhang

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其他文献

小鼠腹腔巨噬细胞的异质性观察。
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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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