感应加热辅助激光熔覆修复的定向凝固镍基高温合金的组织结构调控研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51901026
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0104.金属结构材料与力学行为
  • 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

Thanks to the low heat input and the epitaxial growth of cladding layers relative to the substrate, laser cladding technique has great potential for the application of repairing the damaged directionally solidified Ni-based superalloys. However, high density of microdefects (mainly dislocations) and high level of residual stresses/strains accumulate in cladding layers and heat affect zone (HAZ) of substrate due to the rapid solidification process, leading to the microstructural inhomogeneity and poor thermal stability. Therefore, in this project, induction heating technique is propose to tune the temperature field distribution near the melt pool, thus to unravel the optimization mechanism of the microstructures in laser cladded directionally solidified Ni-based superalloy DZ125L. After collecting the temperature field distribution by means of an infrared temperature measurement system, thermal analysis model of induction-laser hybrid heating source will be established to study the temperature distribution evolution of melt pool under different induction heating parameters. By investigating the effect of temperature distribution evolution on the phase constituents and growth behavior of dendrites, the solidification conditions for fabrication of epitaxial cladding layers will be obtained. The spatial distribution of microdefects measured by multi-scale characterization techniques will be linked to the behavior of γ' phase transition, elucidating the reduction mechanism of microdefect density and residual stresses/strains. The outputs of this project will provide a valuable reference for the application of repairing the directionally solidified / single crystal Ni-based superalloy by induction assisted laser cladding technique.
激光熔覆技术以其热输入小、熔覆层与基材外延性好等优势,可用于定向凝固镍基高温合金叶片的修复,但快速凝固过程导致熔覆层和热影响区存在高密度位错等微观缺陷和残余应力/应变,对组织结构均匀性和热稳定性不利。本项目拟采用感应加热技术,通过改变熔池温度场分布,优化熔覆修复的定向凝固高温合金DZ125L的组织结构,并揭示其内在调控机制。利用红外测温系统采集熔池温度场数据,构建感应-激光耦合热源的热分析数学模型,揭示不同感应加热条件下的熔池温度场的演化规律;探索熔池温度场演化对γ'析出相等凝固产物形成和枝晶生长行为的影响规律,获得制备外延熔覆层的凝固条件;借助微观缺陷的跨尺度表征技术,阐明微观缺陷不均匀分布规律与γ'相变行为的内在联系,揭示感应加热对熔覆合金微观缺陷及残余应力/应变分布的调控机制。项目研究成果可为感应加热辅助激光熔覆技术在定向凝固/单晶高温合金修复领域的推广应用提供理论依据。

结项摘要

激光熔覆技术因其热输入小、热源集中、熔覆层与基材外延性好等优势,在定向凝固/单晶高温合金的外延修复方面具有巨大应用前景,但激光熔覆过程产生的热应力导致熔覆层存在大量微观缺陷和残余应力/应变,易引发开裂和组织不稳定性。本项目采用感应加热辅助激光熔覆技术对定向凝固高温合金增材修复中的一些基本问题展开研究。首先利用多尺度表征技术对激光熔覆高温合金的组织结构进行了系统表征,然后结合有限元模拟和同步辐射微束衍射等实验手段研究了感应加热对激光熔覆过程的温度场和组织性能演化的影响规律,发现感应加热可以有效降低熔覆修复过程的温度梯度和残余应力/应变水平,但热裂纹依旧无法抑制。鉴于此,本项目又拓展研究了电子束增材制造难焊接高温合金,成功制备了无裂纹定向晶组织,揭示了电子束增材制造高温合金定向性保持与裂纹抑制的协同机制和工艺策略。研究成果为增材制造技术在高温合金部件修复和再制造领域的推广提供了实验和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
激光增材制造Inconel 718高温合金的研究进展
  • DOI:
    10.11896/cldb.20080021
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨浩;李尧;郝建民
  • 通讯作者:
    郝建民
感应加热对激光增材修复高温合金DZ125L组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.3901/jme.2021.22.052
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李尧;党晓凤;陈凯;何卫锋
  • 通讯作者:
    何卫锋
后处理对激光重熔Inconel 718合金组织及性能的影响
  • DOI:
    10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-36790
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李尧;杨浩;贺红伟;张洁;张孟延;李梦阳;郝建民
  • 通讯作者:
    郝建民
XtalCAMP:同步辐射微衍射成像的软件开发及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    失效分析与预防
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王兆伟;李尧;陈凯
  • 通讯作者:
    陈凯
Multi-scale microstructural investigation of a laser 3D printed Ni-based superalloy
激光 3D 打印镍基高温合金的多尺度微观结构研究
  • DOI:
    10.1016/j.addma.2020.101220
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
    ADDITIVE MANUFACTURING
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Li, Yao;Chen, Kai;Zhou, Xin
  • 通讯作者:
    Zhou, Xin

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  • 通讯作者:
    李尧

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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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