基于界面细观力学行为的纤维增韧陶瓷基复合材料磨削机理

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基本信息

  • 批准号:
    51275346
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The fiber-reinforced ceramic matrix composites have higher anti-impact toughness and bending strength than the traditional ceramics, and are important defense equipment materials. Due to fiber enhancement, fracture of the fiber-reinforced ceramic matrix composites are similar with that of metals and they have thick skin to crack, and the fiber-reinforced ceramic matrix composites are typical difficult-to-machine materials which has high hardness and obdurability. Although grinding is the leading way of machining the fiber-reinforced ceramic matrix composites, it is still in initial stage at home and abroad at present. Since continuous fiber takes on the role of toughening and the influence mechanism between the continuous fiber and the material removal mechanism is not distinct, there are two problems needed to be solved, which seriously restricts the development of defense equipment capabilities. One is the low machining efficiency of the fiber-reinforced ceramic matrix composites, and the other is that it is difficult to control machining damage. The project chooses carbon fiber-reinforced silicon carbide ceramic matrix composites as the experimental object, studying the failure mechanism between toughening fiber/ ceramic interface micromechanics and interface, establishing the constitutive models of the fiber-reinforced ceramic matrix composites. At the same time, the project studies the mechanism that continuous fiber affects the micro crack initiation and growth under the action of a grit by a single particle grinding experimental and numerical simulation, reveals the mechanism of material removal and surface generation during grinding process, optimizes grinding process and process parameters, improves grinding efficiency and decreases machining damage.
与传统结构陶瓷相比纤维增韧陶瓷基复合材料具有更高的抗冲击韧性和抗弯强度,是重要的国防装备新材料。由于纤维的增强作用,纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,是典型的高硬度、强韧性难加工新材料。磨削加工是纤维增韧陶瓷基复合材料的主导加工方法,目前国内外在此方面的研究还处于初期阶段,作为增韧相存在的连续纤维对材料去除的作用机制尚不明晰,导致磨削效率低下、加工损伤不易控制等问题亟待解决,严重制约国防装备能力的发展。本项目拟以碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料为研究对象,研究增韧纤维/陶瓷界面细观力学行为与界面失效机制,建立纤维增韧陶瓷基复合材料本构模型,通过单颗粒磨削实验与数值模拟研究在磨粒干预条件下连续纤维对复合材料微观裂纹萌生、扩展及材料去除的作用机制,揭示纤维增韧陶瓷基复合材料磨削过程材料去除与新表面创成机理,优化磨削工艺与工艺参数,提高磨削效率、降低加工损伤。

结项摘要

与传统结构陶瓷相比纤维增韧陶瓷基复合材料具有更高的抗冲击韧性和抗弯强度,是重要的国防装备新材料。由于纤维的增强作用,纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,是典型的高硬度、强韧性难加工新材料。. 本课题研究了增韧纤维/陶瓷界面细观力学行为与界面失效机制。建立纤维增韧陶瓷基复合材料本构模型,通过单颗粒刻划实验与磨削实验研究在磨粒干预条件下连续纤维对复合材料微观裂纹萌生、扩展及材料去除的作用机制,揭示纤维增韧陶瓷基复合材料磨削过程材料去除与新表面创成机理,优化磨削工艺与工艺参数,提高磨削效率、降低加工损伤。. 本课题分析了陶瓷基复合材料制备过程中纤维/基体界面的物理、化学作用,研究了纤维/基体界面本构关系以及界面在载荷作用下的失效机制,同时建立了“纤维—界面—基体”的单胞物理分析模型。此外,通过陶瓷基复合材料单胞理论模型的分析,设计并制备了单向C/SiC模型复合材料并以此研究陶瓷基复合材料的磨削加工机理。上述工作为编织陶瓷基复合材料力学性能的研究提供了理论基础。通过试验揭示了单颗磨粒作用下的界面失效机制及微观材料去除机理。该研究为陶瓷基复合材料磨削机理及复合材料细观力学研究提供了理论基础。. 在陶瓷基复合材料磨削机理方面,利用金刚石砂轮,对复合材料进行磨削试验。试验揭示了纤维方向、磨削参数(磨削深度、进给速度、砂轮转速)对磨削过程中磨削力、表面粗糙度、表面微观特征的影响规律,探明了C/SiC的磨削加工材料去除机理。该机理的探明对陶瓷基复合材料优化磨削工艺与工艺参数,提高磨削效率、降低加工损伤具有重要意义。. 本课题的研究成果不仅对完善磨削加工理论具有重要的科学价值,更对提升陶瓷基复合材料的加工性能,扩大陶瓷基复合材料的应用范围,增强国防装备能力具有重要的社会意义和经济价值。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of fiber orientations on surface grinding process of unidirectional C/SiC composites
纤维取向对单向C/SiC复合材料表面磨削加工的影响
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2016.01.142
  • 发表时间:
    2016-03-15
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zhang, Lifeng;Ren, Chengzu;Chen, Guang
  • 通讯作者:
    Chen, Guang
单颗粒金刚石平面磨削C/SiC复合材料的有限元仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    材料科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李巾锭;任成祖;张立峰;吕哲
  • 通讯作者:
    吕哲
On the wettability diversity of C/SiC surface: Comparison of the ground C/SiC surface and ablated C/SiC surface from three aspects
论C/SiC表面润湿性多样性:从三个方面比较磨削C/SiC表面和烧蚀C/SiC表面
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2016.05.061
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wu ML;Ren CZ;Xu HZ
  • 通讯作者:
    Xu HZ
Comparative study of micro topography on laser ablated C/SiC surfaces with typical uni-directional fibre ending orientations
激光烧蚀 C/SiC 表面微形貌与典型单向光纤末端方向的比较研究
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2016.01.173
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wu ML;Ren CZ;Xu HZ
  • 通讯作者:
    Xu HZ
C/SiC复合材料纤维顶出有限元分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    材料科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李巾锭;任成祖;张立峰;吕哲
  • 通讯作者:
    吕哲

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其他文献

一种圆弧轨迹进给的套圈沟道ELID磨削及进给机构实现
  • DOI:
    10.13433/j.cnki.1003-8728.20180017
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘泽栋
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2018
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  • 通讯作者:
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球轴承外圈沟道ELID成形磨削工艺参数优化
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李新;赵坤;陈光;任成祖;张宇鑫;刘泽栋
  • 通讯作者:
    刘泽栋

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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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