基于相变动力学的低合金高强钢焊接连续冷却相体积分数计算新方法研究

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基本信息

  • 批准号：
    51904125
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    雷玄威
  • 依托单位：
    江西理工大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 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

In accordance with the limitations of metallographic analysis and the lever rule (including the expanded lever rule) in calculating phase volume fractions in process of welding continuous cooling diagram establishment for high strength low alloy (HSLA) steel, a kinetic fitting method is put forward based on phase transformation kinetics. The steps for kinetic fitting method are as follows: (i) by confirming nucleation model and growth model of typical phases in continuous cooling process for HSLA steel, develop each corresponding phase kinetic equation; (ii) based on that, establish phase kinetic superposition equation and phase transformation rate superposition equation for different cooling conditions (two-phase or multi-phase processes); (iii) build kinetic fitting method for phase volume fraction calculation in welding continuous process for HSLA steel by fitting and solving these superposition equations with/by experimental data and self-consistent correction. Main research contents include confirming nucleation model and growth model of each typical phase in continuous cooling process of HSLA steel; phase kinetics and their validations of phase transformation in continuous cooling process of HSLA steel; establishment, validation and error analysis of kinetic fitting method for phase volume fraction calculation of HSLA steel, etc..The proposed kinetic fitting method is a new method for phase volume fraction calculation, which has not been reported at home and abroad. This method is not only available for HSLA steel, but also applicable for other steels.
研究内容和意义：本项目针对目前金相法和杠杆法（包括扩展杠杆法）在低合金高强钢焊接CCT图建立过程中相体积分数计算的局限性，在相变动力学方程的基础上，提出动力学拟合法：通过确立低合金高强钢连续冷却典型组织的形核模型和长大模型，建立相应相变动力学方程，在此基础上，建立适用于不同冷却条件下（两相或多相过程）的相变动力学叠加方程和相变速率叠加方程，进而通过方程与实际数据的拟合求解与自洽修正，建立适用于低合金高强钢焊接连续冷却相体积分数的计算方法。主要研究内容包括低合金高强钢连续冷却典型组织形核模型和长大模型的确立，低合金高强钢连续冷却典型组织相变动力学方程及验证，低合金高强钢相体积分数计算动力学拟合法的建立、验证及误差分析等。.特色与创新：项目拟建立的动力学拟合法是一种新的相体积分数计算方法，国内外尚未见报道。该方法不仅适用于低合金高强钢，而且对其它钢铁材料具有普遍意义。

结项摘要

针对当前方法解决低合金高强钢焊接连续冷却相体积分数计算问题的局限性，本项目提出新的计算方法，即动力学拟合法。确立了低合金高强钢连续冷却典型组织形核模型和长大模型，研究了典型组织相变动力学方程，进而建立了动力学拟合法并进行了验证。. 基于JMAK理论框架，采用超高温共聚焦显微镜实时观察相变过程，结果表明，板条马氏体适用于连续形核和零维长大模型，下贝氏体适用于连续形核和一维长大模型，上贝氏体适用于连续形核和一维长大模型，粒状贝氏体适用于连续形核和二维长大模型，针状铁素体适用于连续形核和一维长大模型，珠光体适用于瞬间形核和三维长大模型，先析铁素体适用于瞬间形核和三维长大模型。. 通过考虑各类典型组织的转变条件，对相关形核模型与长大模型进行优化，进而建立了各类组织连续冷却相变动力学方程，方程中均只存在一个未知参数：动力学速率因子。通过设计不同焊接热循环并开展热模拟实验，获得组织相变数据，通过动力学方程与相变动力学数据、动力学微分方程与相变速率数据同时的拟合，验证了各类组织动力学方程的适用性。. 基于建立的各类组织相变动力学方程，建立了适用于多相过程的相变动力学叠加方程和相变速率叠加方程，从而在优化的扩展杠杆法的基础上，建立了动力学拟合法，并阐明了其数学原理。通过设计开展热模拟实验，利用获得的多相过程相变数据，通过相变动力学叠加方程与多相过程相变动力学数据、相变速率叠加方程与对应相变速率数据的同时拟合与自洽，计算相体积分数，展示了动力学拟合法的合理性。. 通过设计开展热模拟实验，采用动力学拟合法、扩展杠杆法和（或）金相法分别计算各类组织体积分数，验证了动力学拟合法计算结果的准确性及其优势。. 此外，本项目揭示了板条贝氏体动力学速率因子与原奥氏体晶粒尺寸的定量关系，建立了适用于低合金高强钢焊接过程奥氏体晶粒尺寸计算的模型，为下一步动力学速率因子的定量研究打下基础。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Austenite Grain Size Prediction in the Coarse-Grained Heat-Affected Zone of the Developed Cu-Free High-Strength Low-Alloy Hull Structure Steel
所开发的无铜高强度低合金船体结构钢粗晶热影响区奥氏体晶粒尺寸预测
  • DOI：
    10.1007/s11661-020-05636-0
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Lei Xuan-Wei;Zhou Shuan-Bao;Huang Ji-Hua
  • 通讯作者：
    Huang Ji-Hua
The Expanded Lever Rule on the Phase Transformation Rate Curve for Phase Volume Fraction Calculation in Thermal Simulations
热模拟中相体积分数计算相变速率曲线的扩展杠杆法则
  • DOI：
    10.1007/s11661-020-05902-1
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Lei Xuan-Wei;Yang Rong-Bo;Xiao Lin-Lin;Ding Jia-Jun;Zhang Xue-Hui;Lai Chao-Bin;Liang Tong-Xiang
  • 通讯作者：
    Liang Tong-Xiang
Solubility Products and Equilibrium Equations of Carbonitrides in Steels: Thermodynamic Calculations
钢中碳氮化物的溶解度积和平衡方程：热力学计算
  • DOI：
    10.1007/s11661-021-06184-x
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Lei Xuan-Wei;Yang Rong-Bo;Ding Jia-Jun;Zhang Xue-Hui;Lai Chao-Bin;Liang Tong-Xiang
  • 通讯作者：
    Liang Tong-Xiang
New analytical approximate solution of the generalised temperature integral for kinetic reactions
动力学反应广义温度积分的新解析近似解
  • DOI：
    10.1080/02670836.2020.1818510
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Materials Science and Technology
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Xuan-Wei Lei;Jun-Biao Liu;Yue Wang;Rong-Bo Yang;Xue-Hui Zhang;Tong-Xiang Liang
  • 通讯作者：
    Tong-Xiang Liang
超高强度船体结构钢焊接性的研究现状和趋势
  • DOI：
    10.11901/1005.3093.2019.371
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    材料研究学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    雷玄威;周栓宝;黄继华
  • 通讯作者：
    黄继华

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其他文献

超低碳超高强X120管线钢焊接热影响区粗晶区的组织转变
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    焊接学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    雷玄威; 王红鸿; 尹雨群; 赵晋斌; 钱勇; 吴开明
  • 通讯作者：
    吴开明

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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