晶界特性对搅拌摩擦加工超细晶铜力学行为的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51071150
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0104.金属结构材料与力学行为
  • 结题年份:
    2013
  • 批准年份:
    2010
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

超细晶金属材料虽然具有高强度,但由于细小晶粒内部存储位错能力低,造成应变硬化缺失,因而均匀延伸率几乎为零。超细晶材料变形机制以位错与晶界的相互作用为主,有研究认为高角晶界比小角晶界能更有效地阻碍位错运动并可能发生滑移,从而提高材料的应变硬化能力,但缺少直接的实验证据。本项目拟采用纯铜及其单相合金作为研究对象,利用FSP工艺制备出含低位错密度、弱织构和高比率高角晶界的超细晶模型材料。采用EBSD技术获得不同加工条件下高角晶界分布的统计数据。采用拉伸、压缩及疲劳实验,获得各种力学行为数据。对变形样品进行微观结构分析,获得晶界特性、晶粒尺寸与形态的演化及位错运动与高角晶界交互作用的信息。通过这些深入研究,揭示晶界特性对超细晶材料力学性能的影响规律,加深对高角晶界在塑性变形过程中作用的理解,探讨通过改变晶界特性提高超细晶材料力学性能的可能性,从而为纳米结构材料的晶界优化设计提供理论依据。

结项摘要

以不同纯度的T3、T1和TU1等商业纯铜为研究对象,在强制水冷条件下,采用低热输入参数,利用搅拌摩擦加工(FSP)工艺制备出了具有高比率高角晶界的超细晶纯铜,其位错密度较低,织构较弱,是研究超细晶材料力学行为的理想模型材料。相对于粗晶纯铜,FSP超细晶纯铜的强度,尤其是屈服强度有了明显的提高,且具有较高的拉伸塑性,获得了良好的强韧性匹配。通过多道次搭接FSP,可制备出大面积超细晶材料,且过渡区的组织和力学性能与单道次加工区相比变化不大。对不同晶界特性的超细晶纯铜拉伸及疲劳性能的对比研究表明,晶界特性对其力学行为具有重要的影响。由于小角晶界不能有效地阻碍位错运动,大尺度的滑移带和剪切带很容易在冷轧态纯铜的变形过程中形成。对于严重塑性变形制备的超细晶纯铜,虽然高角晶界比例有所提高,但局部仍会形成大尺度的剪切带,从而使裂纹优先萌生。FSP超细晶纯铜中广泛分布的高角晶界则有效抑制了大尺度剪切带的形成,在拉伸和疲劳过程中以晶界相关活动和挤出为主要变形机制,从而提高了强韧性和疲劳性能。通过加入合金元素铝降低铜层错能的方式,采用FSP在超细晶铜基体中引入了丰富的特殊晶界(Σ3孪晶界),大大提高了Cu-Al合金的强韧性。对于FSP Cu-15Al超细晶合金,在抗拉强度高达700 MPa时仍然具有高达13%的均匀延伸率。本研究揭示了晶界特性对超细晶材料力学性能的影响规律,加深了对高角晶界在塑性变形过程中作用的理解,为超细晶材料的晶界优化设计提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Achieving ultrafine-grained structure in a pure nickel by friction stir processing with additional cooling
通过搅拌摩擦加工和额外冷却实现纯镍的超细晶粒结构
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2013.12.001
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Materials & Design
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xue P.;Xiao B. L.;Ma Z. Y.
  • 通讯作者:
    Ma Z. Y.
Achieving ultrafine dual-phase structure with superior mechanical property in friction stir processed plain low carbon steel
在搅拌摩擦加工的普通低碳钢中实现具有优异机械性能的超细双相结构
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2013.03.033
  • 发表时间:
    2013-07
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    P. Xue;B.L. Xiao;W.G. Wang;Q. Zhang;D. Wang;Q.Z. Wang;Z.Y. Ma
  • 通讯作者:
    Z.Y. Ma
搅拌摩擦加工超细晶及纳米结构Cu-Al合金的微观组织和力学性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛鹏;肖伯律;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义

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其他文献

SiCp/6092Al复合材料搅拌摩擦焊接头的疲劳行为研究
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马宗义
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
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  • 影响因子:
    --
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  • 通讯作者:
    马宗义
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搅拌摩擦焊全过程材料流动行为数值模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    高恩志;张星星;刘春忠;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义
铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    相倩;吕念春;薛鹏;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义

其他文献

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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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