增强体准连续网状分布TiBw/TC4复合材料设计与制备基础研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51101042
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    黄陆军
  • 依托单位：
    哈尔滨工业大学
  • 学科分类：
    E0105.金属基复合材料与结构功能一体化
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

陶瓷增强体分布状态决定着金属基复合材料的性能，本项目通过理论分析与数值模拟，以同时提高钛基复合材料增强效果与增韧效果为目的，设计一种增强体呈三维准连续网状分布的钛基复合材料组织结构。通过选择大尺寸TC4粉原料，设计与调控机械球磨与热压烧结参数，利用TiB2与Ti原位自生反应，生成晶须状TiB增强体，有效连接TC4基体颗粒，制备增强体准连续网状分布的TiBw/TC4复合材料。阐明制备参数和网状结构参数对钛基复合材料组织演化及力学性能的影响规律。研究网状结构TiBw/TC4复合材料组织结构与力学性能的可设计、可调控及可预测性。通过对具有不同网状结构参数的TiBw/TC4复合材料进行断裂机制分析，结合理论分析与数值模拟，揭示TiBw/TC4复合材料网状组织结构高效的增强与增韧机理。本项目的研究为采用"材料设计"思想，优化非连续增强金属基复合材料组织结构，有效提高金属基复合材料强韧性提供理论基础。

结项摘要

本项目在国家自然科学基金的资助下，完成了增强体准连续网状分布TiBw/TC4复合材料设计与制备基础研究，取得了创新研究成果。针对粉末冶金法制备非连续增强钛基复合材料增强效果不高与室温脆性大的瓶颈问题，基于Hashin-Shtrikman理论与晶界强化理论，兼顾室温塑性要求，成功设计出具有不同参数的网状组织结构。通过选择大尺寸TC4钛合金粉与细小TiB2粉为原料，低能球磨混粉与热压烧结工序，成功制备出了具有不同网状结构参数的系列TiBw/TC4复合材料。优化出最佳低能球磨混粉参数200rpm/8h/5:1，最佳热压烧结参数1200℃/0.5h/20MPa。拉伸性能测试结果显示，随着局部增强相含量的增加强度增加塑性降低，随着网状尺寸的增加，强度降低塑性增加。调整结构参数，烧结态TiBw/TC4复合材料可以获得大于9%的室温拉伸延伸率，或大于1280MPa的抗拉强度。断裂分析表明，裂纹总是沿着网状界面处扩展，充分发挥了增强相的增强效果。增强相贫化区可以有效承载应变、钝化裂纹、降低裂纹扩展速度，改善复合材料的塑性水平。因此，网状结构TiBw/TC4复合材料高效的增强效果主要归因于增强相网状分布形成的三维网状结构，优异的塑性水平主要归因于较大的增强相贫化区的存在与适中的局部增强相含量。后续热处理与热变形可以有效提高TiBw/TC4复合材料强度水平，甚至超过1400MPa，热变形还可大幅提高其室温塑性水平，甚至达到12%。基于网状结构钛基复合材料的创新理念，协助培养博士研究生4名；硕士生8名，发表学术论文45篇，其中SCI论文24篇，参加国际学术会议11人次；申请国家发明专利8项。应邀出版专著1部-网状结构钛基复合材料-国防工业出版社，应邀在《Progress in Materials Science》杂志上撰写综述文章1篇，获黑龙江省科学技术奖二等奖1项。网状结构钛基复合材料的设计与制备，不仅解决了粉末冶金法制备钛基复合材料的瓶颈问题，表现出优异的塑性水平及可塑性加工能力，而且进一步提高了钛基复合材料在室温与高温的增强效果。

项目成果

期刊论文数量（30）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（17）
专利数量（2）
Superplastic tensile characteristics of in situ TiBw/Ti6Al4V composites with novel network microstructure
新型网络微观结构原位TiBw/Ti6Al4V复合材料的超塑性拉伸特性
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2013.05.076
  • 发表时间：
    2013-10-01
  • 期刊：
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Huang, L. J.;Zhang, Y. Z.;Wu, L. Z.
  • 通讯作者：
    Wu, L. Z.
Oxidation behavior of in situ TiCp/Ti6Al4V composite with self-assembled network microstructure fabricated by reaction hot pressing
反应热压原位自组装网络结构TiCp/Ti6Al4V复合材料的氧化行为
  • DOI：
    10.1016/j.corsci.2012.12.001
  • 发表时间：
    2013-04-01
  • 期刊：
    CORROSION SCIENCE
  • 影响因子：
    8.3
  • 作者：
    Huang, L. J.;Geng, L.;Peng, H. X.
  • 通讯作者：
    Peng, H. X.
Effects of extrusion and heat treatment on the microstructure and tensile properties of in situ TiBw/Ti6Al4V composite with a network architecture
挤压和热处理对原位TiBw/Ti6Al4V网络结构复合材料显微组织和拉伸性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.compositesa.2011.11.014
  • 发表时间：
    2012-03-01
  • 期刊：
    COMPOSITES PART A-APPLIED SCIENCE AND MANUFACTURING
  • 影响因子：
    8.7
  • 作者：
    Huang, L. J.;Geng, L.;Kaveendran, B.
  • 通讯作者：
    Kaveendran, B.
Effects of volume fraction on the microstructure and tensile properties of in situ TiBw/Ti6Al4V composites with novel network microstructure
体积分数对新型网络结构原位TiBw/Ti6Al4V复合材料显微组织和拉伸性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.matdes.2012.09.043
  • 发表时间：
    2013-03-01
  • 期刊：
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Huang, L. J.;Geng, L.;Wu, L. Z.
  • 通讯作者：
    Wu, L. Z.
Low volume fraction in situ (Ti5Si3 + Ti2C)/Ti hybrid composites with network microstructure fabricated by reaction hot pressing of Ti-SiC system
Ti-SiC体系反应热压制备具有网络微结构的低体积分数原位(Ti5Si3 Ti2C)/Ti杂化复合材料
  • DOI：
    10.1016/j.compscitech.2013.03.025
  • 发表时间：
    2013-06-18
  • 期刊：
    COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    9.1
  • 作者：
    Huang, L. J.;Wang, S.;Peng, H. X.
  • 通讯作者：
    Peng, H. X.

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其他文献

压力浸渗制备具有优异变形能力的Ti-Al复合体(英文)
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  • 通讯作者：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    魏绍楼;黄陆军;常健;杨尚京;耿林
  • 通讯作者：
    耿林

其他文献

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黄陆军的其他基金

(TiB+(Ti,Zr)5Si3)/TA15复合材料组织调控与疲劳损伤机理
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相似国自然基金

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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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