过渡族金属与碳、氮二元体系成分-温度-压力相图的理论研究

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基本信息

  • 批准号：
    51071180
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    32.0万
  • 负责人：
    蒋超
  • 依托单位：
    中南大学
  • 学科分类：
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

过渡族金属的碳化物与氮化物由于具有高熔点与高硬度等优异的性能，具有非常广泛的工业用途。其中碳化钨基硬质合金目前被广泛用做切削刀具与模具材料，渗碳体则是碳钢的重要强化相。近年来，通过采用高温高压实验方法，国外研究人员成功合成了一系列具有高体弹性模量与高硬度的新型氮化物，如氮化铂、氮化铱、氮化锇、氮化钽、氮化镐、氮化铪等。相比之下，目前对碳化物的实验研究则比较稀少。为了有效避免实验的盲目性，节省新材料开发所需的人力和物力，我们迫切地需要从理论层次上对过渡族金属碳、氮化物的高温高压相图进行预测。本项目将通过基于计算热力学的CALPHAD相图计算方法、基于密度泛函理论的第一性原理计算方法、以及基于簇展开法的蒙特卡罗模拟退火等方法的系统集成，得到一套可描述3d-5d过渡族金属与碳、氮二元体系的成分-温度-压力相图的热力学数据库。该研究工作的完成可望为极端条件下探索新型碳、氮化物提供理论指导。

结项摘要

在本次工作中， 我们采用第一性原理计算方法对碳化钨的热状态方程进行了理论计算。结合第一性原理计算与基因进化算法,我们还在国际上首次预测了Ti-C二元体系的压力-成分相图。我们成功地完成了对碳化钨化合物的等温压缩曲线，压缩系数，热膨胀系数，Hugoniot曲线，热容，Grüneisen参数于Debye温度的第一性原理预测，计算结果与实验符合很好。计算表明WC具有各向异性压缩和各向同性热膨胀的奇异特性。采用第一性原理计算与进化算法软件包USPEX，我们对Ti-C二元体系中的TixCy化合物在高压下的稳定晶体结构进行了理论预测。我们发现Ti-C体系中存在两个在高压下的稳定相: I4/m Ti2C与P4/mbm Ti3C2。Ti2C化合物仅在40-60GPa的压力区间会稳定存在，而Ti3C2化合物在高压下一直是稳定的。Ti2C与Ti3C2化合物都可以在常压下稳定存在,是可能的超硬材料。相信该研究会对高压实验具有非常重要的指导作用。本项目研究成果已被国际Computational Materials Science于Phys. Status Solidi B杂志接受发表。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
First-principles thermal equation of state of tungsten carbide
碳化钨第一性原理热状态方程
  • DOI：
    10.1016/j.commatsci.2012.02.028
  • 发表时间：
    2012-06
  • 期刊：
    Computational Materials Science
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Cheng, X. Y.;Zhou, J. H.;Xiong, X.;Du, Y.;Jiang, C.
  • 通讯作者：
    Jiang, C.
WC-Co梯度结构硬质合金研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    超硬材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑虎春;周建华;蒋超;刘新儒;秦琳
  • 通讯作者：
    秦琳
Cation disorder in MgX2O4 (X = Al, Ga, In) spinels from first principles
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  • DOI：
    10.1103/physrevb.86.024203
  • 发表时间：
    2012-07-23
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Jiang, Chao;Sickafus, Kurt E.;Uberuaga, Blas P.
  • 通讯作者：
    Uberuaga, Blas P.
Nuclear wasteform materials: Atomistic simulation case studies
核废料材料：原子模拟案例研究
  • DOI：
    10.1016/j.jnucmat.2013.05.012
  • 发表时间：
    2013-10-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Chroneos, A.;Rushton, M. J. D.;Tsoukalas, L. H.
  • 通讯作者：
    Tsoukalas, L. H.

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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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