超快激光制备有序微纳米表面结构及其改善钎焊的机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51405258
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Brazing has been widely applied in electronics, aerospace, energy, and medical industries. The wettability and spreadability of liquid filler metal on the base metal are essential factors affecting the brazement quality. Ultrafast lasers, including picosecond and femtosecond laser, possess prominent features derived from their interaction with materials, such as non-linear energy absorption, multi-material adaptability, and ultra-low thermal effects. Based on the above reasons, the ultrafast lasers were used to induce micro/nano Periodic Surface Structures (PSS), which would enhance the wetting and spreading of the filler metal and also improve the brazement strength. In the present project, picosecond laser, femtosecond laser and their hybrid will be used to produce micro scale PSS, nano scale PSS and micro-nano multi-scale PSS. Effects and mechanisms of PSS on the reacting/dissolving driven wetting and spreading will be systematically studied. The size effects and multi-scale effects of PSS on the wetting and spreading of filler metal will be investigated. The mechanisms of brazement strength improvement by inducing PSS will be conducted. Finite Difference Time Domain (FDTD) model and finite element model will be built up in order to simulate the PSS formation and brazement strength improvement, respectively. This project is expected to drive the development of brazing, especially for materials having bad brazability, braze components requiring high brazed rate and long spreading distance. This is meaningful for both theoretical development and engineering significance.
钎焊在电子、医疗、航空航天等领域的元器件和零部件制造中有广泛应用。提高液态钎料对母材表面的润湿铺展性是高钎焊质量的关键之一。超快(皮秒和飞秒)激光与物质作用时具有非线性吸收、多材料适应、极低热效应等显著优点并成为微纳加工研究热点。本项目提出在不影响非辐射区母材性能、不改变其表面成分及不增加涂层前提下,制备可控、有序微纳米表面结构,实现对钎料润湿铺展性的调控,提高钎焊质量。利用皮秒激光、飞秒激光、皮秒和飞秒激光复合分别制备微米有序、纳米有序、微米-纳米多尺度有序的表面结构并实现优化控制,研究揭示有序微纳米结构对润湿铺展性的调控机制、其尺寸和尺度效应在润湿铺展中的作用,及有序表面结构影响钎焊接头强度的规律。同时建立时域有限差分和有限元模型,分析阐明有序微纳米表面结构形成机理及其提高钎焊接头强度的影响机理。推动钎焊发展并特别适合难钎焊材料或要求钎着率高、长距离润湿铺展的场合,理论和工程意义重大。

结项摘要

钎焊在电子、医疗、航空航天等领域的元器件和零部件制造中有广泛应用。提高液态钎料对母材表面的润湿铺展性是高钎焊质量的关键之一。本项目在不影响非辐射区母材性能、不改变其表面成分及不增加涂层前提下,制备可控、有序微纳米表面结构,实现对钎料润湿铺展性的调控,提高钎焊质量。利用皮秒激光、飞秒激光、皮秒和飞秒激光复合分别制备微米有序、纳米有序、微米-纳米复合的表面结构并实现优化控制,研究揭示有序微纳米结构对润湿铺展性的调控机制、其尺寸和尺度效应在润湿铺展中的作用,及有序表面结构影响钎焊接头强度的规律。项目实现了纳米有序结构制备效率提高10倍,难润湿材料铺展速度提高1.4倍,陶瓷-金属异种材料接头强度提高2.9倍,将相关成果在航空发动机叶片修复进行了验证。自行搭建高温润湿真空观测设备一套,发表SCI论文15篇,国际会议邀请报告4次,成为中国焊接学会青年委员会常委。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Vacuum brazing of alumina to stainless steel using femtosecond laser patterned periodic surface structure
使用飞秒激光图案化周期性表面结构将氧化铝真空钎焊至不锈钢
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2016.03.068
  • 发表时间:
    2016-04-26
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang, Y.;Zou, G.;Zhou, Y. N.
  • 通讯作者:
    Zhou, Y. N.
Sintering Bonding Process with Ag Nanoparticle Paste and Joint Properties in High Temperature Environment
高温环境下纳米银浆料的烧结键合工艺及接头性能
  • DOI:
    10.1155/2016/5284048
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Nanomaterials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan Jianfeng;Zhang Dongyue;Zou Guisheng;Liu Lei;Bai Hailin;Wu Aiping;Zhou Y. Norman
  • 通讯作者:
    Zhou Y. Norman
带热障涂层的高温合金飞秒激光旋切打孔
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张学谦;邢松龄;刘磊;李勇;佟浩;邹贵生
  • 通讯作者:
    邹贵生
Nanostructure of immiscible Mg-Fe dissimilar weld without interfacial intermetallic transition layer
无界面金属间过渡层的难混溶Mg-Fe异种材料焊缝的纳米结构
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2015.12.072
  • 发表时间:
    2016-02-15
  • 期刊:
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu, Lei;Zou, Guisheng;Zhou, Y. Norman
  • 通讯作者:
    Zhou, Y. Norman
Joining Mg alloys with Zn interlayer by novel ultrasonic-assisted transient liquid phase bonding method in air
新型超声波辅助空气中瞬态液相连接方法将镁合金与锌中间层连接
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2015.11.031
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Lai, Zhiwei;Chen, Xiaoguang;Zou, Guisheng
  • 通讯作者:
    Zou, Guisheng

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蛋白质合成化学新技术及泛素化修饰合成、编辑与功能研究
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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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