基于双纳米化镁合金表面连续 Mg-Al 金属间化合物基扩渗层形成机制与结构性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51561013
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Aim at the two key problems of the high diffusion temperature and low wear resistance of Mg-Al intermetallics diffusion layer on magnesium alloy surface, a method is proposed to prepare the continuous Mg-Al intermetallic matrix diffusion layer at low diffusion temperature. Firstly, surface nano-crystallization of magnesium alloy is induced by supersonic fine particles bombardment (SFPB) based on the modified cold spraying technology; Secondly, ceramic reinforced aluminum matrix nanocomposite powder is prepared by mechanical alloying process. Thirdly, a aluminum matrix nanocomposite coating is deposited on the nano-crystallization surface of magnesium alloys through cold spraying process due to its in-situ material transplantation characteristics. Finally, the dense Mg-Al intermetallic matrix diffusion layer is produced on the magnesium alloys surface through diffusion treatment at low temperature based on the high activity of “dual nanostructures”. At the same time, the wear resistance of the Mg-Al diffusion layer is significantly improved based on the synergistic strengthened effect of the interface bodings between magnesium alloy and diffusion layer and between ceramic reinforced particles and Mg-Al substrate. In this project, the microstructure features of surface deformation layer on magnesium alloys resulted from the supersonic particles collide is investigated in order to clarify its surface nano-crystallization process and mechanism. The plastic deformation behavior of aluminum matrix nanocomposite particle and the flow characteristics of ceramic hard phase in the composite powder at the moment of collision between single aluminum-ceramic composite particle and substrate are studied. The deposit behavior and microstructure formation mechanism of cold-sprayed aluminum matrix nanocomposite coating are examined. The influence of the nanostructure characteristics of magnesium substrate and cold-sprayed aluminum matrix naocomposite coatings and diffusion parameters on the microstructure evolution and properties of Mg-Al intermetallic matrix diffusion layer are studied. The macro-trends and micro-mechanism of microstructure formation of the Mg-Al intermetallic matrix diffusion layer during diffusion process are investigated. A theoretical basis for the preparation of high corrosion and wear resistant Mg-Al intermetallic matrix composite coating diffusion layer on magnesium alloy surface is provided.
针对镁合金表面连续Mg-Al金属间化合物扩渗层形成温度过高及耐磨性不足的关键问题,采用冷喷超音速微粒碰撞诱导镁合金表面纳米化,通过机械合金化制备陶瓷增强Al基纳米复合粉末,利用冷喷材料原位移植特性,实现镁合金纳米化表面Al基纳米复合涂层的可控沉积,基于“双纳米化”高活性实现镁合金表面连续Mg-Al金属间化合物基扩渗层的低温形成,同时,通过Mg-Al扩渗层与镁合金及Mg-Al扩渗层内陶瓷颗粒与基体相间“双界面”协同强化,提高扩渗层耐磨损性能。研究冷喷微粒碰撞镁合金表面变形层的结构特征,阐明纳米化过程和机制,研究Al基纳米复合粒子碰撞瞬间的塑性变形机理及内部陶瓷颗粒流动特征,揭示其沉积行为及影响涂层可控沉积的因素,研究纳米晶尺寸及热扩渗工艺对Mg-Al金属间化合物基扩渗层结构及性能的影响,阐明其形成的宏观趋势和微观机制,为镁合金表面抗腐耐磨连续Mg-Al金属间化合物基扩渗层的制备提供理论基础。

结项摘要

镁合金在航空航天、电子、汽车、交通及国防等领域具有重要应用价值,但其抗腐蚀和耐磨损性能差限制了其广泛应用。在镁合金表面热扩渗连续Mg-Al金属间化合物合金层是提高其抗腐耐磨性能的有效方法,但扩渗温度过高及耐磨性能不足限制了其性能发挥。本项目采用冷喷超音速微粒碰撞实现了AZ91D镁合金表面纳米化并利用冷喷低温移植特性,在纳米化表面制备了致密Al基纳米复合涂层,基于“双纳米化”高活性,实现了AZ91D镁合金表面连续Mg-Al扩渗层的低温形成并提高其耐腐蚀磨损性能,为镁合金表面抗腐耐磨连续Mg-Al金属间化合物基扩渗层的制备提供理论基础。通过项目研究,获得以下主要结果:1)冷喷超音速微粒碰撞可实现AZ91D表面纳米化,纳米化机制为强烈塑性变形中晶粒细化,纳米层厚度约50um、晶粒尺寸50-80nm,随后为滑移和孪晶层,纳米化层热稳定性可维持到280℃,并呈现梯度硬度和较好耐磨损性能;2)球磨可获得陶瓷颗粒弥散分布的Al基纳米复合粉末,合适的过程控制剂(PCA)和陶瓷含量可避免粘罐粘球并控制粉末尺寸,获得粉末粒子参数适合冷喷涂的Al基纳米复合粉末;3)AZ91D镁合金表面Al颗粒碰撞变形行为过程中,随着气体压力和温度增大,不仅Al颗粒自身扁平化加剧,也导致镁合金基体发生强烈塑性变形,在碰撞凹坑四周出现材料塑性变形堆积;4)在喷涂粉末中引入刚性颗粒,通过其在冷喷涂沉积过程中的反弹碰撞作用,实现了多孔Al涂层“原位”致密化,并对基体表面产生了类似“喷丸纳米化”的作用;5)AZ91D镁合金表面冷喷Al/SiC纳米复合涂层均组织致密,随着SiC增加涂层硬度显著增加,50%SiC/Al涂层硬度高达515Hv0.3±28,呈现优异耐磨性能。6)AZ91D镁合金表面冷喷Al-Al2O3纳米复合涂层呈现优异耐磨损性能和抗耐腐蚀性能,对比AZ91D镁合金,其电化学极化中存在稳定钝化区,自腐蚀电位提高约450mV而腐蚀电流密度减小为1/6;7)镁合金表面纳米化和涂层组织结构纳米化协同作用,可显著降低其相互热扩散温度。200℃热处理后Al涂层与AZ91D基体界面就开始形成连续Mg-Al金属间化合物扩散层,240℃之前,随着热处理温度升高,扩散层厚度增加缓慢,但之后增加显著,360℃热处理后扩散层厚度约80um并由Mg3Al2相和Mg17Al12相两层构成。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(1)
Surface nanocrystallization treatment of AZ91D magnesium alloy by cold spraying shot peening process
冷喷涂喷丸工艺对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2019.04.093
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Surface and Coatings Technology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Wang Hong Tao;Yao Hai Long;Zhang Meng Xian;Bai Xiao Bo;Yi Zhi Hai;Chen Qing Yu;Ji Gang Chang
  • 通讯作者:
    Ji Gang Chang
Microstructure and Microhardness of Ni/Al-TiB2 Composite Coatings Prepared by Cold Spraying Combined with Postannealing Treatment
冷喷涂结合后退火处理制备Ni/Al-TiB2复合涂层的显微组织和显微硬度
  • DOI:
    10.3390/coatings9090565
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    COATINGS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Chen Xiao;Li Chengdi;Xu Shunjian;Hu Yao;Ji Gangchang;Wang Hongtao
  • 通讯作者:
    Wang Hongtao
原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王洪涛;陈枭;白小波;纪岗昌;董增祥
  • 通讯作者:
    董增祥
机械合金化过程中Fe-Al合金粉末的组织演变
  • DOI:
    10.13251/j.issn.0254-6051.2018.12.006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    金属热处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白小波;王洪涛;姚海龙;杨超;王瑞花;陈清宇;纪岗昌
  • 通讯作者:
    纪岗昌
多尺度WC-17Co热喷涂层的组织结构与耐磨损性能
  • DOI:
    10.13251/j.issn.0254-6051.2018.08.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    金属热处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈枭;白小波;王洪涛;纪岗昌
  • 通讯作者:
    纪岗昌

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    材料科学与工艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王洪涛;纪岗昌;陈清宇;白小波;富伟;陈枭
  • 通讯作者:
    陈枭
Zn2+掺杂的TiP2O7基复合陶瓷的电性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    吉首大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈昌梅;王洪涛;孙林;乔瑞;赵爱侠;刘珍
  • 通讯作者:
    刘珍
激光熔覆复合涂层组织性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    应用激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李养良;王洪涛;王利;潘东;于福义;商建峰
  • 通讯作者:
    商建峰
去甲肾上腺素联合七氟醚快通道麻醉 在颅内动脉瘤栓塞术中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    立体定向和功能性神经外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    章荣庆;黄 俊;唐朝亮;殷国兵;王洪涛
  • 通讯作者:
    王洪涛
人胚胎干细胞高效分化为巨核细胞模型的建立
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国细胞生物学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊涛;王洪涛;马峰;周家喜
  • 通讯作者:
    周家喜

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

王洪涛的其他基金

钛合金表面微纳米多孔Ti-Mg纳米复合生物活性涂层的构筑及性能研究
  • 批准号:
    52161012
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于原位反应冷喷FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层形成机制
  • 批准号:
    51001056
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码