连铸坯基体高温磁性及相关性能演化规律的基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51874059
  • 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:
    E0411.钢铁冶金
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The properties of continuous casting blank at elevated temperature directly depends on the microstructure associated with various thermal-mechanical effect, and it is basically determined by the intrinsic properties of primary phases which show different magnetic state and electronic structure. The magnetism and crystal structure is of importance for the evolution of casting blank performance at high temperature. Ab Initio investigation on properties of continuous casting blank at elevated temperature based on electronic structure calculation has been a scientific challenge, because there are complex thermo-magneto and lattice vibration couplings in the magnetic system of casting blank especially in the paramagnetic (PM) system. In the project, the task is to study the high temperature magnetism, spin fluctuation distribution and their effects on the properties at elevated temperature of Fe matrix in continuous casting blank by using first-principles method; With the consideration of spin fluctuation and the evolution of magnetism at high temperature, the prediction methods for lattice expansion and properties at elevated temperature of continuous casting blank matrix will be obtained by using first-principles calculation, combining with experimental measurement; Accurate calculation of high temperature properties for primary phases in casting blank matrix under disorder paramagnetic state will be achieved; Fundamental of high temperature magnetism and related temperature-dependent properties of continuous casting blank of steel will be explained from electronic structure calculations, which could aid in the effective application of Ab Initio calculation to the studying of high temperature properties of complex magnetism system alloy, and it would also provide foundation for the properties control of continuous casting blanks and the development of high quality new steel grade based on quantum calculations.
高温下连铸坯的性能直接依赖于不同热、力作用下的显微组织状态,并最终取决于具有不同磁性状态及电子结构的基本相性能;基本相磁性和晶体结构的演化是决定连铸坯高温性能演变规律的关键。由于连铸坯磁性体系,尤其是高温无序顺磁体系,存在复杂的热、磁、晶格振动相互作用,基于电子结构计算的连铸坯高温性能的第一性原理研究一直是个科学难题。本项目拟对连铸坯基体高温磁性、电子自旋涨落分布及其对高温性能的影响进行第一性原理计算研究;结合实验研究分析,建立考虑电子自旋涨落与高温磁性演变的连铸坯基体晶格膨胀及高温性能的第一性原理预测计算方法;实现高温无序顺磁状态下连铸坯基体各相性能的准确计算;从电子结构计算出发认识和诠释高温下连铸坯基体及其多元合金体系高温磁性与相关性能的演化规律及其物理本质;为第一性原理在复杂磁性体系高温性能研究中的有效应用奠定基础,也为基于量子力学计算的连铸坯性能调控及高品质钢种开发提供依据。

结项摘要

高温连铸坯的性能直接依赖于复杂热力作用下的显微组织状态,并最终取决于具有不同磁性状态和晶体结构的基体相性能。相较于困难、复杂和昂贵的单相晶体性能测试,基于密度泛函理论的计算模拟是诠释和掌握连铸坯高温性能演化规律的重要方法。由于复杂的热-磁-晶格振动的相互作用,高温态(热激发态)连铸坯基体相性能的第一性原理计算、复杂的磁性体系的准确描述一直是材料领域的科学难题。.本项目应用EMTO方法,考虑晶体结构和磁性状态的变化,构建了连铸坯基体相性能的第一性原理计算模型,研究讨论了铸坯基体相弹性性能的高温演化规律;明确了高温顺磁状态下磁-弹及体积-弹性耦合作用对基体相性能的影响。以绝热近似为基础,基于Boltzmann分布理论,构建了准确的电子自旋涨落分布模型;研究了热-磁耦合作用下基体相电子自旋密度分布、局域磁矩、弹性性能的高温演变规律,量化分析了电子自旋涨落对基体相性能的影响。基于电子自旋涨落的量化研究,考虑晶格膨胀、温度和磁性的耦合作用,自编程实现了体系Helmholtz自由能及晶格振动能的自洽计算;深入研究了高温顺磁状态下连铸坯基体相的晶格热膨胀和相关内禀性能的演化规律,探讨了局域磁矩及晶格膨胀对内禀属性高温演化的作用机理。此外,模拟研究了超低碳IF钢铸坯在高温下力学性能的演变规律,探究了IF钢连铸坯第III脆性区的形成机理;结合奥氏体分解过程中基体相转变、特征温度演变的规律,建立了不同冷速下铸坯相分数变化和裂纹敏感温度区域的预测模型。最后,基于第一性原理计算及奥氏体相变和晶体结构演变,构建了铸坯奥氏体相变区内禀属性连续演化的预测模型,预测了延/脆性演变行为、杨氏模量及各向异性指数的变化,为量子力学在钢铁材料中的应用提供了一种新思路。.本项目在基体相性能量子力学计算的基础上,结合高温性能及显微组织的实验研究,揭示了高温铸坯性能演化的物理本质,为实现连铸坯性能调控及高品质钢种开发提供了理论基础和科学依据。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(13)
会议论文数量(13)
专利数量(3)
Experimental study on evolution of oxidation behavior on high-temperature continuous casting slab surface
高温连铸板坯表面氧化行为演化实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.jmrt.2021.02.005
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Journal of Materials Research and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Siyuan Zhang;Mujun Long;Haohao Zhang;Songyuan Ai;Dengfu Chen;Peng Liu;Huamei Duan
  • 通讯作者:
    Huamei Duan
Quantitative effects of phase transition on solute partition coefficient, inclusion precipitation, and microsegregation for high-sulfur steel solidification
高硫钢凝固过程中相变对溶质分配系数、夹杂物析出和微观偏析的定量影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2019.05.058
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Gui Lintao;Long Mujun;Wu Shixin;Dong Zhihua;Chen Dengfu;Huang Yunwei;Duan Huamei;Vitos Levente
  • 通讯作者:
    Vitos Levente
Evolution of Phase Transition and Mechanical Properties of Ultra-High Strength Hot-Stamped Steel During Quenching Process
超高强度热冲压钢淬火过程中相变及力学性能的演变
  • DOI:
    10.3390/met10010138
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    METALS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Shuang;Long, Mujun;Ma, Mingtu
  • 通讯作者:
    Ma, Mingtu
Effect of the strand corner structure on the corner stress during the bending and straightening processes in slab continuous casting
板坯连铸弯曲矫直过程中铸坯角部结构对角部应力的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2019.10.032
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Sheng Yu;Mujun Long;Qinzheng Wang;Dengfu Chen;Pei Xu;Huamei Duan;Shixin Wu
  • 通讯作者:
    Shixin Wu
Effect of hot water vapor on strand surface temperature measurement in steel continuous casting
热水蒸汽对钢连铸坯表面温度测量的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2019.01.009
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Yunwei Huang;Mujun Long;Dengfu Chen;Kai Tan;Huamei Duan;Pei Xu
  • 通讯作者:
    Pei Xu

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  • 期刊:
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  • 作者:
    俞晟;陈登福;龙海军;龙木军;吕奎;谢鑫
  • 通讯作者:
    谢鑫

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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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