激光选区熔化NiTiHf高温形状记忆合金的基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905310
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 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

NiTiHf high temperature shape memory alloys, which could provide both sensing and actuation capabilities in the same components, are attracting increasing interest in the fields such as aero-engine and nuclear reactor, which require self-actuation components at high temperatures. However, it is quite challenging to fabricate complex NiTiHf alloy structures with multi-functionality via conventional approaches. In order to overcome the limitation of conventional fabrication methods, the fundamental research on selective laser melting of NiTiHf ternary alloys will be conducted in this work. The characteristics of metallurgical defects and the evolution of microstructure during laser rapid melting/solidification will be investigated first. Afterwards, the response of martensitic phase transformation behavior, mechanical and functional properties of NiTiHf alloys with respect to the microstructure will be studied. As a result, the interrelationship between selective laser melting process, microstructure and the functional properties of NiTiHf alloys could be established. Consequently, it is able to fabricate NiTiHf alloys with comparable mechanical and functional properties as those fabricated by conventional methods, and to develop an approach to tailor the phase transformation temperatures of NiTiHf alloys by modifying the selective laser melting process parameters. Through this project, we will be able to fabricated complex NiTiHf structures by selective laser melting. Meanwhile, the multi-functional and programmable NiTiHf smart structure could be fabricated through tailoring the phase transformation temperature at different positions. The results of this work has great significance on promoting the application of NiTiHf high temperature shape memory alloys, especially in the field of aerospace and military industry.
NiTiHf高温形状记忆合金是一种集传感与驱动为一体的智能材料,在航空发动机、核反应堆等高温场合具有良好的应用前景。然而,采用传统方法制备的NiTiHf合金构件通常结构简单、功能单一,严重限制了NiTiHf合金的推广应用。针对上述问题,本课题拟开展激光选区熔化NiTiHf合金控形控性的基础研究。通过研究激光快速熔化/凝固条件下NiTiHf合金冶金缺陷特征及组织演化规律,揭示NiTiHf合金马氏体相变行为、力学性能及功能特性对快速熔化/凝固组织的响应特征,建立“激光选区熔化—显微组织—功能特性”之间的关系,制备具有良好力学性能的NiTiHf合金,同时实现对NiTiHf合金相变温度的有效调控。本项目的完成可解决NiTiHf合金加工难题,同时制备具有多动作、可编程变形特征的NiTiHf合金智能构件,对NiTiHf高温形状记忆合金的推广应用,以及我国航空航天、军事工业等领域的发展具有重要推动意义。

结项摘要

激光增材制造是解决传统NiTiHf高温形状记忆合金构件结构简单、功能单一等瓶颈难题的理想方法。本项目针对激光选区熔化NiTiHf合金控形控性关键问题开展攻关,研究了工艺参数对NiTiHf合金冶金缺陷、显微组织、马氏体相变行为以及力学性能的影响规律及机理,建立了“成分—工艺—组织—性能”之间的关系。研究了NiTiHf合金相变行为随激光功率、扫描速度等的演化规律,通过大范围改变激光选区熔化工艺参数实现了对NiTiHf合金相变温度的有效调控。研究了层间开裂、裂纹以及气孔等缺陷随激光选区熔化工艺参数的演化规律,发现仅通过工艺参数优化难以消除热裂纹等缺陷。利用机械混合方法添加Nb元素,通过增材制造原位冶金,极大改善了NiTiHf合金的工艺适应性,获得了致密的NiTiHf合金,提升了其力学性能,并结合后续热处理获得了延伸率>4%的NiTiHf合金。研究结果为制备复杂NiTiHf合金智能构件提供了基础,能够促进高温形状记忆合金构件在航空航天等领域的应用。研究结果也可为增材制造原位冶金解决其他合金体系热裂问题提供新思路。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Coupling effect of stretch-bending deformation and electric pulse treatment on phase transformation behavior and superelasticity of a Ti-50.8 at.% Ni alloy
耦合%20effect%20of%20拉伸弯曲%20变形%20and%20electric%20pulse%20treatment%20on%20phase%20transformation%20behavior%20and%20超弹性%20of%20a%20Ti-50.8at.%%20Ni%20合金
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2020.140164
  • 发表时间:
    2021-01-02
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu, Shan;Zhu, Jie;Wang, Guangchun
  • 通讯作者:
    Wang, Guangchun
Effect of stretching-bending deformation and aging treatment on phase transformation behavior and superelasticity of Ti-50.8 at.% Ni alloy
效果%20of%20拉伸弯曲%20变形%20and%20时效%20处理%20on%20相%20转变%20行为%20and%20超弹性%20of%20Ti-50.8%20at.%%20Ni%20合金
  • DOI:
    10.1016/j.internet.2020.107051
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    INTERMETALLICS
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Liu, Shan;Zhu, Jie;Wang, Xiebin
  • 通讯作者:
    Wang, Xiebin
The interaction effect of process parameters on the phase transformation behavior and tensile properties in additive manufacturing of Ni-rich NiTi alloy
增材制造富镍NiTi合金工艺参数对相变行为和拉伸性能的交互作用
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2022.03.027
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Guangfeng Shi;Lunxiang Li;Zhenglei Yu;Ruiyao Liu;Pengwei Sha;Zezhou Xu;Yunting Guo;Rui Xi;Jiabao Liu;Renlong Xin;Lixin Chen;Xiebin Wang;Zhihui Zhang
  • 通讯作者:
    Zhihui Zhang
Effect of process parameters on the phase transformation behavior and tensile properties of NiTi shape memory alloys fabricated by selective laser melting
工艺参数对选区激光熔化NiTi形状记忆合金相变行为和拉伸性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.addma.2020.101545
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Additive Manufacturing
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Xiebin Wang;Jingya Yu;Jiangwei Liu;Liugang Chen;Qin Yang;Huiliang Wei;Jie Sun;Zuocheng Wang;Zhihui Zhang;Guoqun Zhao;Jan Van Humbeeck
  • 通讯作者:
    Jan Van Humbeeck
Microstructure and mechanical properties of Al0.3FeCoCrNi high entropy alloy processed by laser powder bed fusion using FeCoCrNi and Al powder mixture
FeCoCrNi与Al混合粉末激光粉末床熔合Al0.3FeCoCrNi高熵合金的显微组织与力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2022.143468
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiangjian Zhu;Guangchun Wang;Xiebin Wang;Guoqun Zhao
  • 通讯作者:
    Guoqun Zhao

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其他文献

形状记忆合金形变细晶方法及其研究进展
  • DOI:
    10.14016/j.cnki.1001-9227.2019.09.087
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    自动化与仪器仪表
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王广春;刘闪;朱杰;杨晓霞;王协彬
  • 通讯作者:
    王协彬

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

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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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