三元复相合金熔体的涡旋场声悬浮和凝固过程机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51771156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0102.金属材料制备与加工
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Vortex-field acoustic levitation can simultaneously provide three supernormal solidification conditions of containerless environment, vortex stirring and ultrasonic effects, while the solidification mechanisms of liquid alloys under supernormal solidification conditions are the important research subjects of materials science. This proposal plans to develop vortex-field acoustic levitation technique and investigate the solidification mechanisms of liquid ternary Al-Cu-Si/Sn multiphase alloys under vortex-field acoustic levitation condition. The main research contents and aims are (i) studying the principle and active control method of vortex-field acoustic levitation to stably levitate liquid alloys; (ii) researching the law of movement, heat transfer and mass transfer of liquid alloys to learn the effects of acoustic vortices on liquid alloys; (iii) investigating the solidification processes and microstructures of Al-Cu-Si/Sn ternary eutectic and monotectic alloys to discover the mechanisms of competitive nucleation and cooperative growth, and the mechanisms of liquid phase separation under vortex-field acoustic levitation condition; (iv) simulating the solidification processes of liquid ternary multiphase alloys by using multiphase-field models to elucidate the formation mechanisms of microstructures and build the theoretical solidification model of ternary multiphase alloys under vortex-field acoustic levitation condition.
涡旋场声悬浮方法可同时提供无容器环境、涡流搅拌和超声作用三种超常条件,而液态合金在超常条件下的凝固规律是材料科学的重要研究课题。本项目以三元Al-Cu-Si/Sn复相合金为研究对象,发展涡旋场声悬浮无容器处理技术,结合激光加热和高速摄像等实验技术,研究涡旋场声悬浮条件下合金熔体的凝固过程机理。重点研究合金熔体的涡旋场声悬浮及其主动控制方法,实现金属材料在涡旋场声悬浮条件下的熔化和凝固。研究涡旋场声悬浮条件下合金熔体的运动规律及传热传质特点,阐明涡旋声场对合金熔体的作用机制。揭示涡旋场声悬浮条件下三元共晶竞争形核和协同生长机制以及三元偏晶合金的液相分离机制。通过多元多相相场模拟研究,阐明涡旋场声悬浮条件下三元复相合金的凝固组织形成规律,建立涡旋场声悬浮条件下三元复相合金的凝固过程理论模型。

结项摘要

涡旋场声悬浮是一种很有潜力的材料无容器处理方法,但目前涡旋场声悬浮只能处理低密度材料。本项目在环形声源阵列涡旋场声悬浮技术的基础上系统研究了管道约束环形声源阵列涡旋场声悬浮技术,得到了其最佳悬浮性能与几何参数的关系,通过优化设计首次利用涡旋声场成功悬浮了高密度材料钢、铜、铱等。采用该技术我们深入研究了固体和液体在涡旋声场中的运动和变形规律,发现涡旋声场携带的轨道角动量转移可以驱动被悬浮固体高速旋转(达6500rps),驱动液体内部产生涡流。超声振动作用可以使AlCu合金凝固组织细化,硬度和电导率性能提高。激光加热会引起涡旋场势阱和声悬浮力的突变从而导致被悬浮样品失稳,涡旋+驻波耦合场是实现激光加热金属材料无容器处理的潜在理想声悬浮方法。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Dynamic Superposition and Levitation Capability of Two Confronting Ultrasonic Waves
两种相对超声波的动态叠加和悬浮能力
  • DOI:
    10.1088/0256-307x/36/3/034303
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Yan Na;Di Wen Li;Hong Zhen Yu;Xie Wen Jun;Wei Bing Bo
  • 通讯作者:
    Wei Bing Bo
Vortex-field acoustic levitation in tubes
管内涡流场声悬浮
  • DOI:
    10.1063/5.0007554
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Z. Y. Hong;J. F. Yin;B. W. Zhang;N. Yan
  • 通讯作者:
    N. Yan
Dynamics of water drop detachment from a superhydrophobic surface induced by an ultrasonic field
超声波场诱导水滴从超疏水表面脱离的动力学
  • DOI:
    10.1063/1.5028481
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Geng D L;Hu L;Hong Z Y;Xie W J;Wei B
  • 通讯作者:
    Wei B

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其他文献

Damaged-aircraft trailer dynamics simulation and vibration optimization
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  • DOI:
    10.1177/0954407019845727
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    何振鹏
Ultrasound assisted solidification process of ternary Cu-Sn-Sb alloy
Cu-Sn-Sb三元合金的超声辅助凝固工艺
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    魏炳波
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
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    1
  • 作者:
    王小娟;阮莹;洪振宇
  • 通讯作者:
    洪振宇
Al-Cu-Ge合金的热物理性质与快速凝固规律研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王小娟;阮莹;洪振宇
  • 通讯作者:
    洪振宇
声悬浮条件下Ag-Cu共晶合金的无容器凝固研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国科学:物理学 力学 天文学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿德路;解文军;洪振宇;魏炳波
  • 通讯作者:
    魏炳波

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空间模拟条件下多元铜合金的凝固组织调控与热损伤机理
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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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