基于中子衍射多尺度应力表征方法的镍基高温合金高温疲劳行为研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11805009
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    谭晴
  • 依托单位：
    北京科技大学
  • 学科分类：
    A3005.中子技术及应用
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Nickel-based superalloys have been the key material of the turbine blades, turbine disc and other components of aircraft engine based on the advantages of high temperature creep, fatigue and oxidation resistance. The presence of the intergranular and interphase stresses may strongly affect the mechanical properties and the fatigue properties in particular. However, the accurate evaluation of multiscale stresses is still unsolved due to the limitation of characterization methods. This project intends to develop an innovative technique to evaluate the multiscale stress of superalloys based on the neutron diffraction combining with high-energy X-ray synchrotron and to solve the key scientific issue of the fatigue performance associated with microstructure damage which dominated by the multiscale stresses evolution. This project aims to reveal the multiscale stresses evolution associated with the microstructure damage during the solid solution and aging heat treatment process and to clarify the relationship between the microstructure damage and high temperature fatigue performance. It will provide the theoretical guidance and technical support for evaluating multiscale stress and improving the reliability of aircraft engine components.
镍基高温合金具有优越的高温抗蠕变、抗疲劳、抗氧化腐蚀特性，成为航空发动机涡轮叶片、涡轮盘等热端部件的主要用材。镍基高温合金的晶间应力和相间应力对力学行为尤其是疲劳性能有显著影响，但是其多尺度应力的准确评估由于表征手段的限制一直是研究上的难点。本项目拟发展“基于中子衍射结合高能X射线同步辐射的高温合金中多尺度应力准确评估方法”这一富有创新性的关键技术，解决“镍基高温合金高温循环载荷下多尺度应力场演化主导的微观组织损伤与疲劳性能的关联”这一关键科学问题，揭示固溶和时效热处理过程中镍基高温合金多尺度应力演化规律，阐明镍基高温合金中多尺度应力演化与组织损伤及高温疲劳性能之间的关联关系，为建立和完善我国航空航天高温合金部件的多尺度应力场评价制度及提高部件的服役可靠性提供理论指导和技术支持。

结项摘要

镍基高温合金作为航空发动机涡轮叶片、涡轮盘等核心部件的主要用材，其应力分布与演化对工程部件的设计和服役寿命能够产生的积极（如喷丸、表面激光冲击等表面强化）或消极（铸造热应力引起铸锭开裂、应力释放引起加工变形等）的影响。由于 γ’析出相的存在，研究包含宏观应力和微观应力（晶间应力和相间应力）在内的多尺度应力有非常重要的意义。本项目建立了基于中子衍射与同步辐射X射线衍射的镍基高温合金的基体相 γ 与强化析出相 γ’无应力状态晶面间距（d0）的准确评估方法，并应用于热处理过程中镍基高温合金多尺度应力场的演化，研究了γ’相强化的高温合金涡轮盘模拟件在锻造-固溶-时效全流程的多尺度应力场演化，结合X射线衍射方法，小孔法和中子衍射方法，建立了不同冷却速率（空冷和淬火）状态的高温合金盘件三维应力场，并与有限元方法进行验证。我们开展了不同析出相与位错作用机制的力学性能与相间应力的系统研究，探明了位错绕过与切过机制对拉伸、加工硬化、低周疲劳性能等力学行为的影响与机理，通过原位中子衍射揭示了拉伸/循环加载过程中相间应力配分演化规律，同时，采用原子探针方法对无析出相的高温合金强化机理进行了分析，发现时Cr元素在孪晶界面偏聚导致的析出强化。本项目揭示固溶和时效热处理过程中镍基高温合金多尺度应力演化规律，阐明镍基高温合金中多尺度应力演化与组织损伤及高温疲劳性能之间的关联关系，为建立和完善我国航空航天高温合金部件的多尺度应力场评价制度及提高部件的服役可靠性提供理论指导和技术支持。

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（1）
专利数量（0）
The effect of solute segregation to deformation twin boundaries on the electrical resistivity of a single-phase superalloy
溶质偏析对变形孪晶界对单相高温合金电阻率的影响
  • DOI：
    10.1016/j.scriptamat.2020.05.035
  • 发表时间：
    2020-09-01
  • 期刊：
    SCRIPTA MATERIALIA
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Antonov, Stoichko;Li, Bernard;Tan, Qing
  • 通讯作者：
    Tan, Qing
Phase Evolution and Thermal Expansion Behavior of a γ′ Precipitated Ni-Based Superalloy by Synchrotron X-Ray Diffraction
同步辐射X射线衍射法研究γ-沉淀镍基高温合金的相演化和热膨胀行为
  • DOI：
    10.1007/s40195-021-01321-2
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Acta Metallurgica Sinica (English Letters)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhiran Yan;Qing Tan;Hua Huang;Hailong Qin;Yi Rong;Zhongnan Bi;Runguang Li;Yang Ren;Y;ong Wang
  • 通讯作者：
    ong Wang
Experimental validation of residual stress thermomechanical simulation in as-quenched superalloy discs by using diffraction and incremental hole-drilling methods
使用衍射和增量钻孔方法对淬火高温合金盘的残余应力热机械模拟进行实验验证
  • DOI：
    10.1016/j.mtcomm.2021.102229
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Materials today communications
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhewei Zhang;Qing Tan;Yimin Cui;Yi Tian;Yue Wang;Hailong Qin;Hailong Qin;Y;ong Wang
  • 通讯作者：
    ong Wang
Surface Integrity and Oxidation of a Powder Metallurgy Ni-Based Superalloy Treated by Laser Shock Peening
激光冲击强化粉末冶金镍基高温合金的表面完整性和氧化
  • DOI：
    10.1007/s11837-020-04054-2
  • 发表时间：
    2020-02-12
  • 期刊：
    JOM
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Tan, Qing;Yan, Zhiran;Antonov, Stoichko
  • 通讯作者：
    Antonov, Stoichko
In-situ synchrotron-based high energy X-ray diffraction study of the deformation mechanism of δ-hydride in a commercially pure titanium
基于原位同步加速器的高能 X 射线衍射研究商用纯钛中 δ 氢化物的变形机制
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Scripta Materialia
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Qing Tan;Zhiran Yan;Runguang Li;Yang Ren;Y;ong Wang;Baptiste Gault;Stoichko Antonov
  • 通讯作者：
    Stoichko Antonov

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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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