金属基复合材料纳米陶瓷增强相选区激光熔化可控生长机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51104090
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    顾冬冬
  • 依托单位：
    南京航空航天大学
  • 学科分类：
    E0413.粉末冶金与粉体工程
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

粉末冶金是制备块体金属基纳米复合材料的主要方法，成形材料典型显微特征是纳米陶瓷增强相保留颗粒形态。但因纳米颗粒比表面积大、活性强，成形材料突出问题是：纳米增强颗粒间团聚，或内部晶粒粗化，组织均匀性差；且颗粒表面易氧化，界面润湿性低。本项目采用的选区激光熔化工艺则是基于完全熔化机制成形纳米陶瓷增强金属基复合材料，可充分利用高能激光辐照特有的能量特点、加热方式及冶金机制，实现纳米陶瓷增强相可控生长及分布。定量研究非平衡激光熔池内微观压力、Marangoni气流、速度场、溶质场等理论及其对纳米陶瓷增强相生长和分布的影响，提出激光作用下纳米增强相形成条件及机制。定量研究陶瓷增强相和基体金属的种类及含量、粉体物性参数及激光工艺参数对纳米陶瓷增强相生长机制的影响，提出实现纳米增强相显微组织均匀可控的材料与工艺措施。本项目研究有望为高性能金属基纳米复合材料零件激光近净成形与快速制造提供科学理论基础。

结项摘要

本项目研究金属及其复合材料选区激光熔化（SLM）成形过程中强化相/增强相可控生长和分布机制及其对成形性能的影响机理。（1）对于Ti及其复合材料：研究了不同粉末特性和工艺参数下SLM成形TiC/Ti纳米复合材料致密化行为、显微组织及摩擦磨损性能，发现了TiC增强相独特的薄片状纳米结构及其生长机制，揭示了SLM成形件硬度及摩擦磨损性能提升机理；研究了SiC/Ti复合体系SLM制备原位TiC/Ti5Si3复合材料的成形机制，揭示了SLM工艺参数对原位TiC增强相枝晶结构生长及演变的影响规律，发现了TiC枝晶晶轴的生长在动力学上依赖于激光扫描速度、枝晶臂的生长则依赖于激光能量及SLM成形温度。（2）对于Ni基高温合金及其复合材料：研究了激光工艺参数对Inconel 718合金SLM成形件表面形貌、致密度、物相及显微组织的影响规律，发现了激光能量较低时成形件表面“球化”现象等冶金缺陷，揭示了随激光能量提高显微组织经历“粗大枝晶—团簇状枝晶—均匀细化柱状枝晶”的演变规律；研究了SLM制备纳米TiC增强Inconel 718复合材料的成形机制，发现了复合材料显微组织及增强相颗粒分布随激光能量合理增加可逐渐均匀细化，可使成形件力学性能及高温氧化性能显著提高。（3）对于W基复合材料体系：研究了纳米TiC固溶增强W基复合材料机械合金化制备及SLM成形机理，揭示了球磨时间对TiC/W纳米复合粉末相变机制、颗粒变形机制及纳米晶形成机制的影响规律，提出了激光能量密度对SLM过程中纳米TiC固溶机理及成形件致密度、显微硬度和摩擦磨损性能的影响机制；研究了W-C-Ni复合体系SLM制备原位WC/Ni复合材料的成形机制，揭示了原位WC晶体具有的新颖三角形结构及其在不同工艺参数下生长和演变机制。（4）对于Al合金及其复合材料：研究了Al合金SLM过程中熔池温度场及热行为，揭示了当激光功率增加时熔池尺寸、熔池冷却速度和温度梯度均呈增加趋势，而当扫描速度增加时熔池冷却速度明显升高、温度梯度却略有降低；发现了SLM成形TiC/AlSi10Mg纳米复合材料中TiC增强颗粒沿基体晶界均匀分布，形成新颖的环状增强结构，可使成形件显微硬度、摩擦磨损性能及拉伸性能显著提升。

项目成果

期刊论文数量（29）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Selective laser melting additive manufactured Inconel 718 superalloy parts: High-temperature oxidation property and its mechanisms
选择性激光熔化增材制造Inconel 718高温合金零件：高温氧化性能及其机理
  • DOI：
    10.1016/j.optlastec.2014.03.008
  • 发表时间：
    2014-10-01
  • 期刊：
    OPTICS AND LASER TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Jia, Qingbo;Gu, Dongdong
  • 通讯作者：
    Gu, Dongdong
Densification behavior, microstructure evolution, and wear property of TiC nanoparticle reinforced AlSi10Mg bulk-form nanocomposites prepared by selective laser melting
选区激光熔化制备 TiC 纳米粒子增强 AlSi10Mg 块状纳米复合材料的致密化行为、微观结构演变和磨损性能
  • DOI：
    10.2351/1.4870877
  • 发表时间：
    2015-02-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF LASER APPLICATIONS
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Gu, Dongdong;Wang, Hongqiao;Poprawe, Reinhart
  • 通讯作者：
    Poprawe, Reinhart
Selective laser melting additive manufacturing of TiC/AlSi10Mg bulk-form nanocomposites with tailored microstructures and properties
具有定制微观结构和性能的 TiC/AlSi10Mg 块状纳米复合材料的选择性激光熔化增材制造
  • DOI：
    10.1016/j.phpro.2014.08.153
  • 发表时间：
    2014-01-01
  • 期刊：
    8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON LASER ASSISTED NET SHAPE ENGINEERING (LANE 2014)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Gu, Dongdong;Wang, Hongqiao;Meiners, Wilhelm
  • 通讯作者：
    Meiners, Wilhelm
Microstructural development and its mechanism of mechanical alloyed nanocrystalline W-10Ni alloy reinforced with Y2O3 nanoparticles
Y2O3纳米粒子增强机械合金化纳米晶W-10Ni合金的显微组织发展及其机理
  • DOI：
    10.1016/j.ijrmhm.2014.01.018
  • 发表时间：
    2014-05-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRACTORY METALS & HARD MATERIALS
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Gu, Dongdong;Li, Yali;Zhang, Guoquan
  • 通讯作者：
    Zhang, Guoquan
Selective laser melting of TiC/Ti bulk nanocomposites: Influence of nanoscale reinforcement
TiC/Ti 块体纳米复合材料的选择性激光熔化：纳米级增强的影响
  • DOI：
    10.1016/j.scriptamat.2012.04.013
  • 发表时间：
    2012-07-01
  • 期刊：
    SCRIPTA MATERIALIA
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Gu, Dongdong;Meng, Guangbin;Poprawe, Reinhart
  • 通讯作者：
    Poprawe, Reinhart

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  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林开杰;吴立斌;杨建凯;张晗;顾冬冬
  • 通讯作者：
    顾冬冬

其他文献

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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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