钕钆在Al2O3纤维强化的镁合金晶界/晶内竞争生长及材料高温蠕变行为

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51771146
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Magnesium alloys have wide potential applications in the aerospace, electronic packaging and automobile industries due to their light weight, good thermal and electrical conductivity, excellent damping capacity and electromagnetic shielding property. However, the creep resistance of the as-cast Mg-Al alloys decreases sharply once the temperature is above 120℃, thus hindering their applications. This project aims to improve the high-temperature creep property of Mg-Al alloys by dual strengthening by adding rare earth elements and ceramic fibers. The magnesium matrix composites with dense microstructure, good interfacial bonding, intermetallic compounds containing Nd or Gd and well-regulated precipitation phase are fabricated by optimizing the mass ratio of Nd to Gd, and vacuum infiltration process and heat treatment. The steady-state creep rate, creep stress exponent and creep activation energy are achieved by high-temperature creep tests under different load conditions. The microstructure before and after creep is characterized by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The relationship between the composition, microstructure and high-temperature creep properties is established. The thermodynamics and dynamics of competitive growth for the intermetallic compounds containing Nd and Gd at boundaries and inside grains are clarified, and the mechanism that hinders the grain boundary slide and dislocation movement is disclosed. The results can provide theoretical support for the improvement onthe high-temperature creep properties of magnesium alloys.
镁合金具有质轻、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽性能优异等优点,在航空航天、电子封装和汽车领域有广阔的应用前景。然而,铸造Mg-Al合金的蠕变抗力在120℃以上时急剧下降,严重限制了其应用范围。本项目基于设计钕钆含量使金属间化合物在合金晶界/晶内竞争生长和添加纤维陶瓷相双重强化原理提高镁合金的高温蠕变性能。拟通过采用不同Nd/Gd比、真空热压熔渗工艺及热处理工艺,制备出组织致密、界面结合良好和在晶界晶内皆有Nd、Gd金属间化合物析出且沉淀相数量可控的镁基复合材料。通过高温蠕变性能测试,获得不同载荷温度下材料的稳定蠕变速率、蠕变应力指数和激活能。利用高分辨透射电镜表征材料蠕变前后的微观组织结构,揭示成分、微观组织结构与高温蠕变性能之间的内在联系。本项目通过对Nd、Gd金属间化合物竞争生长的热力学和动力学研究,确立其阻碍晶界滑动和位错运动的机制,为进一步提高镁合金的抗高温蠕变性能提供理论支撑。

结项摘要

铸造Mg-Al合金具有轻质、低成本、高的比强度和比刚度、良好的铸造性能等优点,已广泛应用于航空航天、汽车和电子领域。然而,铸造Mg-Al合金的蠕变抗力在120℃以上时急剧下降,严重限制了其应用范围。本项目基于设计钕钆含量使金属间化合物在合金晶界与晶内有效分布和添加纤维陶瓷相制备出组织致密、界面结合良好的镁基复合材料。通过高温蠕变性能测试和材料蠕变前后的微观组织变化,来揭示成分、微观组织结构与高温蠕变性能之间的内在联系,解释Nd、Gd高熔点金属间化合物在晶界和晶内沉淀析出数量对抑制晶内位错运动和晶界滑动的本质。得到以下主要结论:.(1)Mg-6Al-1Nd-1.5Gd合金在蠕变温度从150℃升高到200℃时,稳态蠕变速率从1.946×10-8s-1升高至2.128×10-7s-1,提高了近一个数量级;合金经高温蠕变后,组织中Al2Nd和Al2Gd相在晶界上偏聚;随着蠕变温度的升高,合金显微组织中的位错线逐渐增多,晶粒中出现明显的滑移“台阶”及滑移线,加剧了合金的滑移变形,使合金的抗蠕变性变差;当Nd/Gd比为2:1时Mg-6Al合金具有最优的综合力学性能。.(2)T4、T6两种热处理方式都能提高合金的抗高温蠕变性能,T4处理后合金的抗蠕变性能提升最高,T4态Mg-6Al-1Nd-1Gd合金的蠕变应变量和稳态蠕变速率在70MPa,200℃时分别降至1.8 %和2.333×10-8 s-1。.(3)在Mg-6Al合金中复合添加稀土元素Nd、Gd和Al2O3纤维后,基体中有Al2O3f、Mg2Si、Al2Nd和Al2Gd相生成,纤维和基体的界面出现了MgO反应物过渡层,界面结合良好,22vol.%Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1.5Gd成分下的复合材料具有最优的蠕变性能,抗蠕变性能最佳;复合材料的蠕变断裂受基体合金和纤维之间的界面结合强度影响,断裂机制为界面脱粘和纤维断裂共同控制。.综上,在镁合金中复合添加Nd、Gd稀土元素和Al2O3纤维,达到了进一步提高镁合金的高温强度和高温蠕变抗力的目的,使得镁合金在汽车领域得到更广泛的应用,本研究成果对节能减排、保护环境有着非常重大的现实意义。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
热处理对Mg-6Al-1Nd-1Gd合金组织和蠕变行为的影响
  • DOI:
    10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0393
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王武孝;秦子禾;刘董超;雷晨;刘健
  • 通讯作者:
    刘健
Gd对Mg-6Al-1Nd合金高温蠕变行为与力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王武孝;王娜;秦子禾;刘健;秦少勇
  • 通讯作者:
    秦少勇
Creep properties and microstructure of a Mg-6Al-1Nd-1.5Gd alloy at temperatures above 150 degrees C
Mg-6Al-1Nd-1.5Gd合金在150℃以上温度下的蠕变性能和显微组织
  • DOI:
    10.1088/2053-1591/abe664
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials Research Express
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Wang Wuxiao;Liu Jian;Wang Na;Qin Zihe;Qin Shaoyong;Guan Shuwen
  • 通讯作者:
    Guan Shuwen
时效处理对Mg-6Al-1Nd-xGd合金组织及高温力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    铸造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王武孝;秦子禾;陈晓港;李武钊;刘健
  • 通讯作者:
    刘健
稀土Ce添加对易拉罐回收铝合金显微组织及力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    铸造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王武孝;罗京兆;刘雪雍
  • 通讯作者:
    刘雪雍

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其他文献

热处理对Mg-7Al-1Si-1Gd合金组织及硬度的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    特种铸造及有色合金
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘健;王武孝;张莎;张东杰
  • 通讯作者:
    张东杰
稀土Gd对Al_2O_(3f)/Mg-6Al-0.5Nd显微组织及蠕变性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王武孝;申情;张东杰;王晓红
  • 通讯作者:
    王晓红

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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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