核电安全端异种金属焊接接头的环境致裂机理与寿命模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51371082
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The aim of this project is to address the environmentally induced cracking mechanism and crack propagation prediction model of safe-end dissimilar material welded joints in advanced nuclear power plant due to the corrosion-fatigue loading in high-temperature water. This research can be used to ensure the longlife and reliable service of some key components used in nuclear power. The following issues will be focused in the present project: (1) Developing the surface coupling chemo-mechanical model of stress assisted diffusion and environmentally assisted fatigue on the basis of the analysis of the surface chemical reaction near crack-tip under fatigue loading. This research can be used to describe the effect of high-temperature water environment on the fatigue resistance and crack propagation of local zones of weld. (2) Describing the time- and environment-dependent relaxation of welding residual stress and its effect on the crack propagation rate on the basis of fatigue experiments using small specimens. The effect of competition behavior among residual stress, environment, and microstructure on crack propagation mechanism neat fusion line can be clarified. (3) Developing the prediction model of fatigue crack propagation rate through the combination of crack-tip strain rate model and strain-rate gradient theory.The effect of welding residual stress and environment on the fatigue life can be reflected in this model. In this interdisciplinary program, the mechancial, chemical and material analyses were included. Through the accomplishment of this project, the basic rule of environmental fatigue of the materials used in advanced nuclear power plant through the view point of chemo-mechanical analysis can be found and the life prediction model which can be used for engineering application can be developed. Also, this project could provide some important insights on the improvement of the long-life design and manufacturing of the key components in advanced nuclear power.
面向先进核电关键部件长寿命可靠运行的需求,针对高温水环境腐蚀与疲劳交互作用下安全端异种金属焊接接头的环境致裂机理及裂纹扩展预测模型开展研究。主要包括:(1)通过疲劳载荷下裂纹尖端化学反应的适时测量与分析,建立应力协助扩散及环境促进疲劳相耦合的化学-力学模型,实现高温水环境促进疲劳进程的科学解释;(2)通过焊接接头各微区试样的疲劳实验,揭示焊接残余应力疲劳进程中的释放机制,澄清残余应力、环境效应及材料微观结构相互竞争效应对接头熔合线附近的疲劳裂纹扩展路径的影响规律并建立映射关联;(3)基于新近发展起来的裂尖应变率模型和应变率梯度理论,建立包含环境效应及残余应力参量、物理意义明确的疲劳裂纹扩展预测模型。本项目体现了力学、化学和材料等多学科领域的交叉,可望从化学-力学角度阐明核电高温水环境下疲劳失效的基本规律并建立预测方法,为核电安全端异种金属焊接接头的寿命设计方法和制造水平提升提供科学支持。

结项摘要

本项目重点研究高温腐蚀条件下的多尺度裂纹扩展行为及寿命设计方法。项目组经过四年的努力,在复杂载荷条件下多尺度裂纹扩展试验和理论、化学—力学交互作用下的寿命预测模型、基于表面改性的抗疲劳制造理论与技术等方面取得了一些有影响的研究成果。项目负责人以第一作者及通讯作者发表SCI检索论文16篇,授权国家专利授权11项、软件著作权3项。项目完成期间,项目负责人荣获教育部科学研究优秀成果奖—青年科学奖(2016、全国共9人)、中国机械工业科技进步一等奖(2016、排名4)、上海市科技进步一等奖1项(2015、排名1)、中国机械工程学会青年科技成就奖(2015);项目负责人入选上海市十大青年科技英才(基础研究类)(2014)、教育部霍英东青年教师基金(2014)、教育部首批青年长江学者(2015)、国家杰出青年基金(2017)等人才计划支持。参与项目的研究生三人获得国家奖学金,连续两届荣获中国腐蚀与防护学会“优秀论文奖”(2014、2015)。培养博士研究生4名,硕士研究生8名。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(8)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Microstructure and wear resistance of one-step in-situ synthesized TiN/Al composite coatings on Ti6Al4V alloy by a laser nitriding process
Ti6Al4V合金激光渗氮一步原位合成TiN/Al复合涂层的显微组织和耐磨性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Optics and Laser Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Fu Yao;Zhang Xian-Cheng;Sui Jian-Feng;Tu Shan-Tung;Xuan Fu-Zhen;Wang Zheng-Dong
  • 通讯作者:
    Wang Zheng-Dong
The effects of inhomogeneous microstructure and loading waveform on creep-fatigue behaviour in a forged and precipitation hardened nickel-based superalloy
不均匀微观结构和加载波形对锻造和沉淀硬化镍基高温合金蠕变疲劳行为的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ijfatigue.2017.01.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF FATIGUE
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Run-Zi;Bo-Chen;Zhang Xian-Cheng;Tu Shan-Tung;Ji-Wang;Zhang Cheng-Cheng
  • 通讯作者:
    Zhang Cheng-Cheng
Physics-of-failure-based reliability and life prediction for critical components
关键部件基于故障物理的可靠性和寿命预测
  • DOI:
    10.1177/1687814017734930
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Advances in Mechanical Engineering
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Zhu Shun-Peng;Zhang Xiancheng;Jiang Chao;Liu Yongming;Huang Zhiyong
  • 通讯作者:
    Huang Zhiyong
Failure mechanism and mode of Ti-6Al-4V alloy under uniaxial tensile loading: Experiments and micromechanical modeling
Ti-6Al-4V 合金单轴拉伸载荷下的失效机制和模式:实验和微机械建模
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2016.09.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Xian-Cheng;Zhong Fei;Shao Jian-Biao;Zhang Cheng-Cheng;Hou Nai-Xian;Yuan Guang-Jian;Tu Shan-Tung
  • 通讯作者:
    Tu Shan-Tung
Interaction between Local Plastic Strain and Multi-Scale Fatigue Crack Propagation Behavior in Titanium Alloy TC4
钛合金 TC4 中局部塑性应变与多尺度疲劳裂纹扩展行为的相互作用
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amm.853.51
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Mechanics and Materials, 2017; 853: 51-56
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ye Shen;Zhang Xiancheng;Tu Shantung
  • 通讯作者:
    Tu Shantung

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    --
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    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    涂善东

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

        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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