飞机用TB6钛合金激光增材制造构件表面电化学精整基础理论与关键技术

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1933129
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F01.电子学与信息系统
  • 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

Since titanium alloy consists of several components and phases, current electrochemical machining technology has not been able to solve the problem of uniformly removing each component in the convex peak/ridge of the anode metal, thus the required dimensional accuracy and surface roughness cannot be obtained, which limits the major engineering application of subsequent finishing and machining on additive manufacturing unit..This project is oriented by this problem, and carrying out fundamental theory and key technology research in electrochemical finishing of titanium alloy..(1).Firstly, the criterion of ‘Equivalent capacitance and electricity parameters of oxide layer’ is proposed, then to systematically investigate the finishing and machining mechanism on anode metal at sub-micro scale during the electrochemical machining process via the interface morphology, surface structure of convex peak/ridge region on anode surface, to reveal the influence rules of different phases on anode interface on surface roughness of anode substrate..(2).From the perspective of process development, the correlation rule among anode-cathode distance, electrolyte velocity, temperature, current and voltage is established, which to optimize the electrochemical finishing process..(3).A control strategy based on “cathode trajectory superposition and removal method” and “dynamic process parameter control removal method” is developed, which can adjust the dimensional accuracy and surface roughness of electrochemical finishing, and to improve the efficiency of surface finishing process..The project provides suggestions for the best overall strategy of additive manufacturing and electrochemical finishing with high efficiency and precision.
激光增材制造技术为我国新型/大型飞机等重大装备制造业发展中的关键钛合金构件制造提供解决途径。然后,TB6钛合金有多组元、多物相组成,当前电化学加工技术始终未能解决阳极金属表面凸峰/凸脊处各组元均匀去除难题,无法获得所需的尺寸精度和表面粗糙度,严重制约增材制造钛合金件后续精整加工重大工程应用。.本项目以问题为导向,开展TB6电化学精整基础理论和关键技术研究。.(1)首次提出钛合金“氧化层等效电容电量参量”判据,系统研究电化学过程阳极表面凸峰/凸脊微区域表面形貌、表层组织对阳极金属亚微米尺度精整加工机理,揭示阳极界面不同物相对阳极基体表面粗糙度影响规律;.(2)从工艺开发角度,建立阴阳极间距、电解液流速、电解液温度以及电流电压之间相关性规律,优化电化学精整工艺;.(3)开发基于“阴极轨迹叠加去除法”和“动态工艺参数控制去除法”控制策略,调控电化学精整的尺寸精度和表面粗糙度,提高表面精整加工效率

结项摘要

当前,钛合金的增材制造在航空航天领域中有着巨大的应用潜力。然后,针对钛合金增材后的表明精整是当前面临的一个重要问题。当前电化学加工技术始终未能解决阳极金属表面凸峰/凸脊处各组元均匀去除难题,无法获得所需的尺寸精度和表面粗糙度,严重制约增材制造钛合金件后续精整加工重大工程应用。.因此,本项目以为问题为导向,开展了TB6钛合金电化学精整的基础理论和关键技术研究。..重点研究:. 1)飞机用TB6钛合金增材制造构件电化学精整过程阳极界面溶解机理研究;. 2)TB6钛合金增材制造件表面电化学精整加工关键装置与控制算法开发;. 3)飞机用TB6钛合金增材制造后续电化学精整加工工艺试验。..通过3年的项目开展,得到了如下主要结论:. 1)基于钛合金构件,设计开发了一套电化学精整加工的样理装置,可以开展相关的试验工作;. 2)针对钛合金这类多组元合金,开展了NaCl水基电解液和NaCl乙二醇的有机电解液的研究,研究发现:在水基电解液体现中,其阳极溶解过程包括氧化层破除和金属基体均匀溶解两个阶段,可用氧化层完全去除所需电量作为其达到金属基体/过饱和层界面结构(均匀溶解状态)的判据,而TB6钛合金在NaCl乙二醇基电解液和NaCl水基电解液中的电流效率曲线具有相反的变化趋势。研究发现:有机电解液,能够有效避免氧化层形成,显著提高钛合金成形精度和表面质量。. 3)本项目还建立了多物理场耦合微尺度模型,通过对阳极表面过饱和层及其表面整平机制进仿真分析表明:钛合金的过饱和层的形成是一个瞬态过程,达到稳定状态的过饱和层厚度为0.8 μm,平均浓度为2240 mol/m3。.. 后续工作展望:还应该持续深入的开展工程化应用研究,针对钛合金增材制造构件,开发能够工程化应用的装备,同时,和实际的工况结合,将基础理论数据能应用到工程实践中去。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Microstructure and mechanical properties of dissimilar NiTi and 304 stainless steel joints produced by ultrasonic welding
NiTi与304不锈钢异种超声波焊接接头的显微组织与力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.ultras.2022.106684
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Ultrasonics
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Sansan Ao;Mingpeng Cheng;Wei Zhang;J.P. Oliveira;S.M. Manladan;Z. Zeng;Z. Luo
  • 通讯作者:
    Z. Luo
Variable-parameter NiTi ultrasonic spot welding with Cu interlayer
带铜夹层的变参数镍钛超声波点焊
  • DOI:
    10.1080/10426914.2020.1843676
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials and Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Ao S. S.;Zhang W.;Li C. J.;Oliveira J. P.;Zeng Z.;Luo Z.
  • 通讯作者:
    Luo Z.
Additive Manufacturing of Three-Dimensional Intricate Microfeatures by Electrolyte-Column Localized Electrochemical Deposition
通过电解质柱局部电化学沉积增材制造三维复杂微观特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Additive Manufacturing
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Wang Wei;Ming Pingmei;Zhang Xinmin;Li Xinchao;Zhang Yunyan;Niu Shen;Ao Sansan
  • 通讯作者:
    Ao Sansan
Enhanced Strength-Ductility Synergy of Bimetallic Laminated Steel Structure of 304 Stainless Steel and Low-Carbon Steel Fabricated by Wire and Arc Additive Manufacturing
线材和电弧增材制造304不锈钢和低碳钢双金属层压钢结构增强强塑协同
  • DOI:
    10.2139/ssrn.4132933
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering: A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yi Chen;Xinde Zuo;Wei Zhang;Zhizhuang Hao;Yang Li;Zhen Luo;Sansan Ao
  • 通讯作者:
    Sansan Ao
Wire-based Directed Energy Deposition of NiTiTa shape memory alloys: microstructure, phase transformation, electrochemistry, X-ray visibility and mechanical properties
NiTiTa 形状记忆合金的线基定向能量沉积:微观结构、相变、电化学、X 射线可见度和机械性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Additive Manufacturing
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Xinde Zuo;Wei. Zhang;Yi Chen;JP Oliveira;Zhi Zeng;Yang Li;Zhen. Luo;Sansan Ao
  • 通讯作者:
    Sansan Ao

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激光深熔焊声源发声机理
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
    2016
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    谈辉
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    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    材料工程
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  • 作者:
    薛志清;李潇一;步贤政;宋凯磊;敖三三;罗震;袁书现
  • 通讯作者:
    袁书现

其他文献

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“热丝+高频回抽”复合工艺约束下NiTi记忆合金GTAW增材过程组织与性能演化行为及形变调控
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AI项目解读示例

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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