高能喷丸作用下钛合金表层梯度纳米结构的形成机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51475375
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    85.0万
  • 负责人：
    李淼泉
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    E0508.成形制造
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The surface mechanical attrition treatment is one of the most practical techniques for synthesizing a nanostructured surface layer on metallic materials. The effect of the chemical compositions, original microstructures and plastic strain, strain rate, temperature on the deformation mechanism is a physical fundamental of synthesizing a nanostructured surface layer on materials via surface mechanical attrition treatment and deciding the surface properties, global properties and workabilities. Aiming to the titanium alloys being applied in aviation and aerospace industries,a gradiently nanostructured surface layer with above 100 μm on bulk titanium alloy will be fabricated by designing and controlling high energy shot peening(HESP) process, and the performance of the gradiently nanostructured surface layer on bulk titanium alloy will be investigated. And, the heat stability and diffussion bonding properties of a gradiently nanostructured surface layer on bulk titanium alloy will also be investigated via the hardness in room temperature, DSC, heat coarsening and diffusion bonding experiments so as to optimize the processing parameters for processing the surface layer on bulk titanium alloy via HESP. Meanwhile, a coordinating deformation mechanism and a mecahnically drived mechanism of grain boundary migration in the forming process of the gradiently nanostructured surface layer on bulk titanium alloy fabricated by using HESP will be studied and the formation mechanism of the gradiently nanostructured surface layer on bulk titanium alloy will be clarified through XRD, TEM, EBSD and SAED experiments, in order to advance the nanocrystallization theory and improve the surface properties and global properties of bulk titanium alloy.
应用表面机械处理方法制备金属材料表层纳米结构更具有实际应用潜力。材料成分、原始微观组织状态以及塑性应变、应变速率、温度对形变机制的影响构成了材料采用表面机械处理方法实现表面纳米化的物理基础，决定着其处理后的表面性能、整体性能和热加工性能。本研究项目以航空航天领域用钛合金为对象，通过主动设计与控制高能喷丸过程，在块体钛合金表层制备出厚度超过百微米的梯度纳米结构，研究块体钛合金表层梯度纳米结构特性；通过室温硬度实验、DSC实验、高温粗化实验和扩散连接实验，研究块体钛合金表层梯度纳米结构的热稳定性和扩散连接性能，优选高能喷丸处理块体钛合金的合理工艺参数；通过XRD、TEM、EBSD、SAED实验，研究高能喷丸作用下块体钛合金表层梯度纳米结构的协调变形机理和机械驱动的晶界迁移机制，阐明块体钛合金表层梯度纳米结构的形成机制，为完善块体钛合金表层纳米化理论与提高其表面性能和整体综合性能奠定理论基础。

结项摘要

纳米金属材料往往具备十分突出性能，但是某些性能急剧恶化，成为纳米金属材料走向工业应用的瓶颈。本研究项目以航空航天领域广泛应用的TC4、TC17合金为实验材料，通过研制气动式智能控制喷丸机、调控喷丸处理过程，在钛合金表层制备出厚度为120～160μm的梯度纳米结构。TC4合金喷丸处理后距表面1μm处晶粒尺寸为24.5nm，TC17合金喷丸处理后距表面1μm处晶粒尺寸为10.5nm。TC17合金喷丸处理后表面显微硬度由喷丸处理前440HV0.02提高到629HV0.02,TC4合金喷丸处理后表面显微硬度由喷丸处理前315HV0.025提高到486HV0.025。同时，系统表征了钛合金喷丸处理后剧烈塑性变形区精细结构，深刻阐明了钛合金喷丸处理时表层纳米晶形成机制，获得了喷丸处理时钛合金表层塑性变形时两相协调机理和机械驱动下晶界迁移机理，发现了喷丸处理时密排六方结构钛向面心立方结构钛的转变。本项目发表SCI论文12篇，中科院I区论文5篇，II区论文3篇，TOP期刊论文7篇，SCI引用73篇次；国际学术会议口头报告3篇，获最佳口头报告1篇；获授权国家发明专利2项。本项目在执行过程中主办了金属材料及加工国际学术会议（ICMMP2018）1次。本项目主要研究人员获国家特别支持计划（万人计划）百千万工程领军人才1人。本项目培养博士后1人，博士毕业生2人，硕士毕业生3人。本项目为钛合金表层纳米化方法创新与技术发展奠定了重要基础，具有广泛应用前景，正在应用于航空发动机风扇叶片抗疲劳制造，进一步扩大了钛合金的应用领域。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Surface nanocrystallization and gradient structure developed in the bulk TC4 alloy processed by shot peening
喷丸处理的大块 TC4 合金表面纳米晶化和梯度结构
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2016.05.295
  • 发表时间：
    2016-11-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Liu, Y. G.;Li, M. Q.;Liu, H. J.
  • 通讯作者：
    Liu, H. J.
Deformation mechanisms of nanocrystalline alpha titanium in Ti-6Al-4V
Ti-6Al-4V中纳米晶α钛的变形机制
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2016.09.077
  • 发表时间：
    2016-12
  • 期刊：
    Materials Letters
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    刘印刚;李淼泉
  • 通讯作者：
    李淼泉
Deformation induced face-centered cubic titanium and its twinning behavior in Ti-6Al-4V
Ti-6Al-4V 面心立方钛形变及其孪晶行为
  • DOI：
    10.1016/j.scriptamat.2016.03.018
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Scripta Materialia
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    刘印刚;李淼泉;刘洪杰
  • 通讯作者：
    刘洪杰
Structure response characteristics and surface nanocrystallization mechanism of alpha phase in Ti-6Al-4V subjected to high energy shot peening
高能喷丸处理Ti-6Al-4V中α相的结构响应特征及表面纳米化机制
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2018.09.343
  • 发表时间：
    2019-01-30
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Liu, Y. G.;Li, M. Q.
  • 通讯作者：
    Li, M. Q.
Nanocrystallization mechanism of beta phase in Ti-6Al-4V subjected to severe plastic deformation
Ti-6Al-4V中β相在剧烈塑性变形下的纳米晶化机制
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2016.05.088
  • 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：
    刘印刚;李淼泉
  • 通讯作者：
    李淼泉

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其他文献

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  • 影响因子：
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  • 作者：
    李淼泉
  • 通讯作者：
    李淼泉
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Applied Physics A
  • 影响因子：
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    李宏;李淼泉;康鹏军
  • 通讯作者：
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    王柯;李淼泉
  • 通讯作者：
    李淼泉

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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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