强脉冲激光高速冲击焊接基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51675241
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

A novel intense pulse laser high speed impact welding method is developed to meet the requirement of the accurate connection of dissimilar metal materials in micro devices. Based on the theory and experiment, it is established that the high pressure loading model of the flyer plate driven by the laser induced shock wave and the motion process, velocity model and loading characteristics of the flyer plate is revealed under laser irradiation. In addition, a dynamic model of high speed impact between flyer plate and base plate is established. Moreover, the plastic deformation rule, bonding mechanism and interfacial wave formation mechanism of the flyer plate and the base plate under high speed impact are revealed. For further, Microstructure of welding zone and transition zone under laser high speed impact and failure mechanism and control method of welded parts are studied. FEA and SPH methods are combined to reveal function of plastic deformation-time and stress distribution during pulse laser high speed impact process. Morphology characteristics and jet phenomena in the welded interface are simulated and conditions for solid metallurgical bonding are analyzed. The prototype device of laser impact micro welding of metal foil plate is developed. The DOE method is used to design the experiment and study the relationship between micro welding quality and the process parameters of laser impact welding. Basic data of welding window and welding standard of micro welding process is established. Finally, the mechanism and process rule of the micro welding of the metal foil plate driven by the intense pulse laser are revealed. Research results will enrich and develop the theory of high speed impact welding, and lay a solid theoretical foundation for industrial applications of micro parts connection.
针对微器件中异种金属材料精确连接需要,提出强脉冲激光高速冲击焊接新方法。结合理论与实验建立激光诱导冲击波驱动复板的高压加载模型,揭示激光作用下复板的运动过程、速度模型和加载特征;建立复板与基板高速碰撞冲击动力学模型,揭示高速碰撞下复板和基板的塑性变形规律、结合机理及界面波形成机理;研究激光高速冲击焊接区及过渡区的微观结构以及焊接件的失效机理及控制方法;将FEA与SPH方法有机融合,揭示激光高速冲击焊接过程中塑性变形随时间变化的情况与应力分布状况,模拟焊接界面的形貌特征和射流现象,分析固态冶金结合的条件。研发激光冲击金属箔板微焊接原型装置,采用DOE方法进行实验规划和研究微焊接质量与激光冲击焊接工艺参数的关系,建立微焊接工艺可焊性窗口基础数据与焊接规范,最终揭示强脉冲激光驱动金属箔板微连接机理与工艺规律。研究成果将丰富和发展高速冲击焊接理论,并为微器件的微连接工业应用奠定坚实理论基础。

结项摘要

针对微电子、生物医疗器件、精密仪器等领域中微型材料间焊接需求,提出强脉冲激光高速冲击焊接新方法。结合理论、实验与数值模拟系统地研究了激光高速冲击焊接的科学问题。.搭建了激光诱导冲击波冲击压力测试系统,通过复板冲击压力测试结果与经验公式,预测了焊接过程中复板的最大冲击速度;研究了实现有效固态焊接的复板冲击速度和碰撞角度动态范围,揭示激光冲击作用下复板的运动过程、速度模型和加载特征。.搭建了激光高速冲击焊接金属丝/金属箔板、两层金属箔板和三层金属箔板的实验平台,建立了激光高速冲击焊接实验规范化的实验流程;通过不同异种材料组合的激光高速冲击焊接实验,揭示了工艺参数对焊接性能的影响规律,建立了各异种材料组合的激光高速冲击焊接可焊性窗口基础数据与焊接规范。.通过Eulerian方法和SPH方法揭示了激光冲击焊接动态过程在捕捉焊点中心界面特征、界面附近的剪切应力、界面温度分布以及碰撞点处的材料速度分布的能力等冲击动力学特性;揭示了激光高速冲击焊接界面运动学;探明了界面材料的类流体行为,以及射流的形成与喷溅机理。.揭示了高速冲击焊接界面形成的前提条件和界面特征;研究了激光高速冲击焊接金属丝/金属箔板、两层金属箔板和三层金属箔板中的界面波形,探明了工艺参数对界面波形的影响规律;基于SPH模拟和改良后的Jet indentation机理揭示了激光高速冲击焊接界面波形的形成和演变机理;揭示了沿焊接方向界面波形尺寸变化的规律。.通过实验与模拟研究了激光高速冲击焊接中的界面熔化现象;建立了激光高速冲击焊接Al/Ni金属箔板分子动力学模型,揭示了焊接界面的元素扩散现象;研究了激光高速冲击焊接试样中常见的焊接缺陷,揭示了焊接缺陷的产生和扩展机理;探明了激光高速冲击焊接界面的纳米压痕硬度分布、焊接试样最大拉伸力及界面失效形式。.本研究将丰富和发展高速冲击焊接理论,为激光高速冲击焊接材料与工艺参数的选择奠定理论基础,并为异种金属材料固态微焊接的工程应用提供理论和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Laser shock micro clinching of Al/Cu
Al/Cu 的激光冲击微铆接
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2018.04.005
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Journal of Materials Processing Technology
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Wang Xiao;Li Xinding;Li Cong;Shen Zongbao;Ma Youjuan;Liu Huixia
  • 通讯作者:
    Liu Huixia
Laser impact welding of aluminum to brass
铝与黄铜的激光冲击焊接
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2019.02.005
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Journal of Materials Processing Technology
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Wang Xiao;Shao Meng;Jin Hao;Tang Heng;Liu Huixia
  • 通讯作者:
    Liu Huixia
Atomic Diffusion Behavior and Interface Waveform on the Laser Shock Welding of Aluminum to Nickel
铝镍激光冲击焊接的原子扩散行为和界面波形
  • DOI:
    10.1007/s11665-020-04671-7
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Journal of Materials Engineering and Performance
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Li Feng;Wang Xiao;Wang Xiaojun;Liu Huixia
  • 通讯作者:
    Liu Huixia
Laser impact welding: Investigation on microstructure and mechanical properties of molybdenum-copper welding joint
激光冲击焊:钼-铜焊接接头显微组织和力学性能研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijrmhm.2018.12.016
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    International Journal of Refractory Metals and Hard Materials
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wang Xiao;Tang Heng;Shao Meng;Jin Hao;Liu Huixia
  • 通讯作者:
    Liu Huixia
Experimental and numerical study on the laser shock welding of aluminum to stainless steel
铝与不锈钢激光冲击焊接的实验与数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.optlaseng.2018.11.012
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Optics and Lasers in Engineering
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang Xiao;Li Feng;Huang Tao;Wang Xiaojun;Liu Huixia
  • 通讯作者:
    Liu Huixia

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其他文献

经导管植入钳夹装置治疗三尖瓣膜关闭不全的应用解剖
  • DOI:
    10.13418/j.issn.1001-165x.2015.05.005
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国临床解剖学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    宗刚军;姜海滨;吴刚勇;王霄;夏阳
  • 通讯作者:
    夏阳
基于连续跳数的DV-Hop改进定位算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    小型微型计算机系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张航;龙道银;覃涛;王霄;杨靖
  • 通讯作者:
    杨靖
管家行为研究:回顾与展望
  • DOI:
    10.16719/j.cnki.1671-6981.20160328
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    心理科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康勇军;王霄;彭坚
  • 通讯作者:
    彭坚
大西洋低纬度Acsension IS台站强区域型扩展F发生率统计研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1671-1815.2017.10.019
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王铮;史建魁;王国军;王霄
  • 通讯作者:
    王霄
水下双线平行隧道渗流场解析研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    岩土工程学报
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    --
  • 作者:
    朱成伟;应宏伟;龚晓南;沈华伟;王霄
  • 通讯作者:
    王霄

其他文献

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强脉冲激光驱动飞片加载金属箔板微成形基础研究
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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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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