TiB2基陶瓷/金属功能梯度材料高速撞击损伤行为研究

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基本信息

  • 批准号：
    51502338
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    黄雪刚
  • 依托单位：
    中国空气动力研究与发展中心
  • 学科分类：
    E0204.结构陶瓷
  • 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

TiB2-based ceramic composite is a kind of novel promising armored protective materials, the ceramic/metal functionally gradient materials designed from TiB2-based ceramic can reduce the acoustic impedance difference between the ceramic layer and the metal layer, so that the reflected extension wave of the ceramic/metal interface under high velocity impact could be diminished, and the protective performance of ceramic target can be increased accordingly. In this project, the TiB2-based ceramic/metal functionally gradient materials will be tested by high velocity impact experimenents, the main research contents in the project are as following: 1) the quasi-static and dynamic compression properties of TiB2-based ceramic are tested, and the dynamic damage mechanism under high strain rate is investigated too; 2) the dynamic mechanical response and the interfacial micstructural characteristics of the TiB2-based ceramic/metal functionally graded composites are investigated; 3) the structural damage and the failure behavior of ceramic-metal functionally graded materials under high velocity impact is investigated, while the coupled response relationship between ceramic/metal interface structure and dynamic damage mechanism is discussed too. The anticipated results can not only increase the protective performance of the ceramic composite targets, but also provide the theoretic foundation and the data support for the design and optimization of armored ceramic-metal functionally graded composites as well as the material modification of TiB2-based ceramic composites.
TiB2基复相陶瓷是一种极具发展潜力的新型陶瓷装甲防护材料，随之发展起来的TiB2基陶瓷/金属功能梯度材料可以减小陶瓷层与金属层之间声阻抗差异，削弱高速撞击过程中反射拉伸波的形成，从而极大提高防护性能。为此，本项目以TiB2基陶瓷/金属功能梯度材料为研究对象，通过静动态力学性能测试和高速撞击试验，主要研究以下内容：1）探讨TiB2基复相陶瓷的静动态力学性能，并研究其在高应变率下损伤行为；2）研究TiB2基陶瓷/金属功能梯度材料界面结构特征与动态力学行为响应；3）研究陶瓷/金属功能梯度材料在高速撞击下的结构损伤与失效行为，分析陶瓷/金属界面结构与动态损伤机制之间的耦合响应关系。预期研究成果不仅为陶瓷材料改性提供理论依据和实验支持，而且对发展陶瓷/金属梯度复合装甲具有重要的科学研究意义和工程应用价值。

结项摘要

本项目通过系统开展TiB2基陶瓷以及陶瓷/金属梯度复合材料的超重力燃烧合成制备，对复合材料界面的微观结构和力学性能进行表征测试，研究了陶瓷/金属复合材料梯度界面的化学成分和相组成结构，以及陶瓷/金属复合材料过渡界面的硬度分布特征；开展了TiB2基陶瓷/金属梯度复合材料的力学性能测试，研究了复合材料及其界面结构的断裂损伤模式；开展了TiB2基陶瓷以及TiB2基陶瓷/金属梯度复合材料的高速侵彻试验，获得了不同防护材料的高速侵彻防护系数，研究了不同材料结构设计对高速撞击损伤行为和抗多发弹性能的影响。研究结果表明，正是由于在材料制备过程中陶瓷/金属层间液态熔合与互扩散，使得层间组成相呈空间尺度连续梯度演化，产生层间梯度纳米复合结构，进而在实弹靶试中诱发层间多尺度界面效应，产生强烈的层间剪切耦合效应，极大提升陶瓷断裂阻力与损伤缓解性，从而使得陶瓷/金属梯度复合材料的防护能力大幅提升。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Energy-saving control strategy for lighting system based on multivariate extremum seeking with Newton algorithm
基于牛顿算法多元极值搜索的照明系统节能控制策略
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2017.03.072
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Energy Conversion and Management
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Yin Chun;Dadras Sara;Huang Xuegang;Mei Jun;Malek Hadi;Cheng Yuhua
  • 通讯作者：
    Cheng Yuhua
An improved feature extraction algorithm for automatic defect identification based on eddy current pulsed thermography
一种改进的涡流脉冲热成像缺陷自动识别特征提取算法
  • DOI：
    10.1016/j.ymssp.2017.02.045
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    Mechanical Systems and Signal Processing
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Peipei Zhu;Chun Yin;Yuhua Cheng;Xuegang Huang;Jiuwen Cao;Chi Man Vong;Pak Kin Wong
  • 通讯作者：
    Pak Kin Wong
Fractional-order exponential switching technique to enhance sliding mode control
分数阶指数切换技术增强滑模控制
  • DOI：
    10.1016/j.apm.2017.02.034
  • 发表时间：
    2017-04-01
  • 期刊：
    APPLIED MATHEMATICAL MODELLING
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Yin, Chun;Huang, Xuegang;Cheng, Yuhua
  • 通讯作者：
    Cheng, Yuhua
Design and stability analysis of multivariate extremum seeking with Newton method
牛顿法多元极值求法的设计及稳定性分析
  • DOI：
    10.1016/j.jfranklin.2017.02.033
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    Journal of the Franklin Institute
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chun Yin;Shanshan Wu;Shiwei Zhou;Jiuwen Cao;Xuegang Huang;Yuhua Cheng
  • 通讯作者：
    Yuhua Cheng
Delay-partitioning approach design for stochastic stability analysis of uncertain neutral-type neural networks with Markovian jumping parameters
具有马尔可夫跳跃参数的不确定中性神经网络随机稳定性分析的延迟划分方法设计
  • DOI：
    10.1016/j.neucom.2016.05.025
  • 发表时间：
    2016-09
  • 期刊：
    Neurocomputing
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Yin Chun;Cheng Yuhua;Huang Xuegang;Zhong Shou ming;Li Yuanyuan;Shi Kaibo
  • 通讯作者：
    Shi Kaibo

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其他文献

TiC-TiB_2复合陶瓷制备与研究动态
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    化工科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高超;张龙;赵忠民;潘传增;黄雪刚
  • 通讯作者：
    黄雪刚
SiC/Al复合缓冲屏材料制备及其空间碎片撞击损伤行为
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄雪刚;谭旭彤;雷光钰;茹红强;张魁宝;罗庆;殷春
  • 通讯作者：
    殷春
绝热燃烧温度对TiC-TiB_2复合陶瓷物相及组织的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    粉末冶金工业
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高超;张龙;赵忠民;黄雪刚
  • 通讯作者：
    黄雪刚
一种改进的特征匹配算法在碎片云测量建模中的应用
  • DOI：
    10.13465/j.cnki.jvs.2021.02.005
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    振动与冲击
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吕伟臻;宋燕;黄雪刚;殷春
  • 通讯作者：
    殷春
Microstructures and Properties of TiC-TiB2 Composites Prepared by Combustion Synthesis in Enhanced High-Gravity Field
增强高重力场燃烧合成TiC-TiB2复合材料的微观结构与性能
  • DOI：
    10.4028/www.scientific.net/kem.591.84
  • 发表时间：
    2013-11
  • 期刊：
    Key Engineering Materials
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    宋奇;赵忠民;张龙;黄雪刚
  • 通讯作者：
    黄雪刚

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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