高温金属材料晶体生长取向选择机理与控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51331005
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    306.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2018-12-31

项目摘要

This project is targeted at advanced Ni-based single crystal superalloys and newly-developed titanium aluminide alloys, to carry out research on the selection of crystal growth orientation and solidification interface anisotropy, around the crystal orientation selection mechanism and its control during the preparation of high-performance aero-engine blades through directional solidification process. Through numerical simulation and experiments, the effect of thermal and solute fields in directional solidification on grain competitive growth and crystal selection behavior is to be clarified. The relationship among crystal growth direction, crystal preferred orientation and the main heat flow direction will be obtained as well as the influence of solidification parameters such as growth rate and temperature gradient will be investigated, in order to provide a theoretical basis for the realization consistency of those three directions during the crystal growth. The project will reveal the competitive growth mechanism between preferred orientation and non-preferred orientation in metallic materials, proved competitive growth process and mechanism for different oriented grains, establish stability conditions for the growth orientation to obtain optimal mechanical properties. We will also establish an accurate model of crystal growth orientation control under the variation of the thermal field, crystal preferential growth direction and solute field, prove the historical correlation among liquid-solid transformation, solid-solid transformation and crystal orientation, establish the precise control model of crystal orientation and technology base. The proposed project will develop theoretical and experimental basis for achieving the precise control of the crystal orientation of high-temperature metallic materials.
本项目以先进镍基单晶高温合金及新型TiAl合金为对象,围绕定向凝固技术制备高性能航空发动机叶片过程材料晶体取向选择机理及其控制的科学问题,开展晶体生长取向选择及凝固界面各向异性研究。通过模拟和实验,阐明定向凝固温度场和溶质场对晶粒竞争生长和选晶行为的影响,获得晶体生长方向、晶体择优取向和主热流方向之间的关系以及与生长速度和温度梯度等凝固参数的影响规律,为实现三个方向一致下的晶体生长提供理论依据;揭示金属晶体择优取向与非择优取向生长的竞争机制;探明不同取向晶粒竞争生长过程及机制,确立具有最优力学性能的晶体取向生长的稳定性条件;建立在热场、晶体择优生长方向和溶质场变化条件下的晶体生长取向控制的精确模型;探明液固相变、固固相变及晶体取向的历史相关性;构建晶体取向的精确控制模型及工艺技术基础。为实现高温金属材料晶体取向的精确控制提供理论和实验依据。

结项摘要

本项目以先进镍基单晶高温合金和新型钛铝合金为对象,采用定向凝固技术,研究选晶法和籽晶法晶体取向控制过程中晶体取向与凝固组织、析出相、界面稳定性之间的关系,选用不同结构的选晶器和不同取向的籽晶,结合不同结构尺寸的铸件,采用数值模拟、实验验证和理论分析相结合的方法,开展定向凝固高温金属材料晶体取向生长及界面各向异性研究,分析晶体取向、热场、流场、枝晶机械阻碍等在晶粒竞争长大中的作用规律,阐明凝固参数与晶粒竞争生长行为之间的内在联系,获得晶体生长方向、界面各向异性、晶体择优取向和主热流方向之间以及与生长速度和温度梯度之间的内在联系,探索定向凝固过程中的取向选择机制。.通过本项目的执行,建立了定向凝固条件下晶体生长方向、晶体择优取向和主热流方向之间以及与生长速度和温度梯度之间的唯象和函数关系,明确了凝固界面形态及其稳定性与界面各向异性对晶体择优取向的影响规律,有助于实现晶体生长方向、晶体择优取向、主热流方向三者一致。深化了对晶粒竞争生长行为、晶体取向选择机制和晶体取向控制方法的理解,奠定了高温金属材料晶体取向的精确控制的理论基础。研究了择优取向与非择优取向生长的竞争机制以及连续相变对晶体取向的影响机制,从源头上获得了晶粒竞争生长的演化规律及籽控取向的继承性,提出了晶体取向控制的有效方法。研究了复杂合金在变热场、变流场和变方向等条件作用下的晶体生长取向变化、籽控择优取向变化及竞争规律。.在项目执行期间,发表SCI论文148篇,出版专著1本,申请和授权国家发明专利34项,培养研究生14名。项目组骨干成员获得国家杰出青年基金资助一项,项目成果获教育部自然科学二等奖2项。研究成果已经在航空企业得到推广。

项目成果

期刊论文数量(141)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(34)
ADVANCES IN SOLIDIFICATION CHARACTERISTICS AND TYPICAL CASTING DEFECTS IN NICKEL-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOYS
镍基单晶高温合金凝固特性和典型铸造缺陷的进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Metallurgica Sinica
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhang Jun;Huang Taiwen;Liu Lin;Fu Hengzhi
  • 通讯作者:
    Fu Hengzhi
The local microscale reverse deformation of metallic material under laser shock
激光冲击下金属材料局部微尺度逆向变形
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Advanced Engineering Materials
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    G. Lu;J. Liu;H. Qiao;C. Cui;Y. Zhou;T. Jin;Z.Hu
  • 通讯作者:
    Z.Hu
Microscopic surface topography of a wrought superalloy processed by laser shock peening
激光冲击强化变形高温合金的微观表面形貌
  • DOI:
    10.1016/j.vacuum.2016.04.032
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Vacuum
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    G.X. Lu;J.D. Liu;H.C. Qiao;G.L. Zhang;C.Y. Cui;Y.Z. Zhou;Z.Q. Hu
  • 通讯作者:
    Z.Q. Hu
DD5 单晶高温合金大间隙钎焊的组织演变与界面形成机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙元;刘纪德;侯星宇;王广磊;杨金侠;金涛;周亦胄
  • 通讯作者:
    周亦胄
Temperature dependence of tensile behavior and deformation microstructure of a Re-containing Ni-base single crystal superalloy
含Re镍基单晶高温合金拉伸行为和变形微观结构的温度依赖性
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2017.05.014
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Materials & Design
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    G.L. Wang;J.L. Liu;J.D. Liu;X.G. Wang;Y.Z. Zhou;X.D. Sun;T. Jin
  • 通讯作者:
    T. Jin

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其他文献

Longitudinal RF capture and acceleration simulation in CSNS RCS
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  • DOI:
    --
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈懿;王国佐;颜利晶;刘林
  • 通讯作者:
    刘林
一种新的乳腺X线图像微钙化点ROI区域提取方法
  • DOI:
    10.1002/2015gc006053
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈莎莎
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电预热多孔介质燃烧器中柴油燃烧的实验特性
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    刘林;刘宏升;解茂昭;刘晓华
  • 通讯作者:
    刘晓华

其他文献

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刘林的其他基金

不同组织尺度单晶高温合金固溶处理过程元素均匀化动力学
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  • 项目类别:
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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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