微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料热变形行为及协同作用机制

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基本信息

  • 批准号：
    51504163
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    张长江
  • 依托单位：
    太原理工大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Titanium matrix composites have potential application prospects in aerospace and automotive manufacture due to their low density, high specific strength and excellent high temperature properties. However, low ductility and high high-temperature deformation resistance of titanium matrix composites limit their large-scale engineering applications. While the nano-sized particles can refine the grain size and improve the strength and ductility, simultaneously. In this project, it is hoped to obtain the bimodal size particles (micro+nano-meter) reinforced high temperature titanium alloy matrix composite with fine grains and excellent mechanical properties fabricated by multi-directional forging (MDF) under optimized deformation process. By analyzing the effect of the bimodal size particles on the microstructure (grain and substructure) and mechanical properties, the dynamic recrystallization behavior, high temperature behavior mechanism and strengthening mechanism can be revealed, and the relation of deformation, microstructure and mechanical properties can be constructed as well. Currently, the related systematic research is rather less. This study will have important theoretical value on the control of microstructure and mechanical properties, development and application of titanium matrix composites.
基于轻质高强和优良的高温性能优势，钛基复合材料在航空航天及汽车制造等领域极具发展前景。但铸态钛基复合材料塑性差、变形抗力大，限制了其应用。纳米颗粒可细化晶粒，同时提高材料的强度和塑性。本课题提出在高温钛合金中生成微纳双尺度增强颗粒(微米TiB+纳米Y2O3)，优化热加工工艺参数，采用多向锻造技术制备出晶粒细小、力学性能优良的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料。深入分析微纳双尺度颗粒对基体钛合金的晶粒、亚结构等微观组织和力学性能的影响规律，揭示微纳双尺度钛基复合材料的动态再结晶行为、高温变形机制和强化机理，进一步构建微纳双尺度钛基复合材料的形变、微观特性与力学性能的相关性。目前，国内外相关研究较少，本课题研究将为钛基复合材料的组织性能调控、开发与应用提供理论支持。

结项摘要

颗粒增强钛基复合材料具有高比强度、良好的抗腐蚀、抗氧化性及优异的高温蠕变抗力，因而被认为是航空航天领域重要的候选材料。但铸态钛基复合材料塑性差、变形抗力大，限制了其应用。为此，本研究将原位合成技术与传统铸造法相结合制备了不同体积分数的双尺度颗粒(微米TiB和纳米Y2O3)增强钛基复合材料(其基体为新型近α高温钛合金)。研究了双尺度颗粒含量对铸态近α高温钛合金组织性能的影响规律，阐明了双尺度颗粒增强复合材料的凝固路径，揭示了初生β晶粒及α片层的细化机制，优化了双尺度颗粒含量。基于热力模拟实验，研究了复合材料的热压缩变形行为，揭示了流变应力与变形温度和应变速率之间的关系，并建立了其本构方程。阐明了复合材料在不同变形量、不同温度和不同应变速率下的组织演变规律。基于动态材料学模型，构建了复合材料的热加工图进而阐明了其高温变形机制。在热加工图基础上，研究了多向锻造工艺参数对复合材料显微组织和力学性能的影响规律，深入分析了多向锻造过程中微纳双尺度颗粒对基体组织和力学性能演变的协同机制，成功制备出性能优异的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料，并揭示了其强韧化机理。本研究可为颗粒增强钛基复合材料的设计与制备及工程化应用提供理论支撑。

项目成果

期刊论文数量（27）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（8）
Effect of Trace B on the Microstructure and Mechanical Properties of a Newly Near alpha High Temperature Titanium Alloy
微量B对新型近α高温钛合金显微组织和力学性能的影响
  • DOI：
    10.1002/adem.201700490
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Advanced Engineering Materials
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Guo Chongxiao;Zhang Changjiang;Zhang Shuzhi;Han Jianchao;Yang Fei;Chai Lihua;Chen Ziyong
  • 通讯作者：
    Chen Ziyong
Microstructural Characterization of Melt Extracted High-Nb-Containing TiAl-Based Fiber
熔体萃取高铌 TiAl 基纤维的微观结构表征
  • DOI：
    10.3390/ma10020195
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Materials
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Zhang Shuzhi;Zhang Shuling;Chen Yanfei;Han Jianchao;Zhang Changjiang;Wang Xiaopeng;Chen Yuyong
  • 通讯作者：
    Chen Yuyong
A titanium composite with dual reinforcements of micrometer sized TiB and submicrometer sized Y2O3
具有微米级 TiB 和亚微米级 Y2O3 双重增强体的钛复合材料
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2018.09.012
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Materials Letters
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Zhang C. J.;Qu J. P.;Wu J.;Zhang S. Z.;Han J. C.;Hayat M. D.;Cao P.
  • 通讯作者：
    Cao P.
Fine grained fully lamellar structure acquisition and microstructure characteristics of Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y alloy
Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金细晶全层状组织获取及显微组织特征
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2018.07.009
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Materials Characterization
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Zhang S. Z.;Song Z. W.;Zhang C. J.;Zhao Y. B.;Zhang S. Z.;Song Z. W.;Zhang C. J.;Zhao Y. B.;Han J. C.;Lin J. P.;Zhang S. Z.;Yang F.;Zhang SZ;Yang F
  • 通讯作者：
    Yang F
Effects of rolling deformation on microstructure and hardness of Ti-45Al-9Nb-0.3Y alloy
轧制变形对Ti-45Al-9Nb-0.3Y合金组织和硬度的影响
  • DOI：
    10.1016/s1002-0721(16)60014-5
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Rare Earths
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Zhang Shuzhi;Zhang Changjiang;Hou Zhaoping;Kong Fantao;Chen Yuyong
  • 通讯作者：
    Chen Yuyong

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  • 作者：
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    赵成国

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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

        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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