高性能铝基复合材料冷喷涂固态增材制造成形机理及其强韧性调控

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875471
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 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

As an effective solid-state processing method, Cold Spraying (CS) has been used to fabricate high-quality metallic or metal matrix composite coatings, as well as the direct, near-net-shape and fast manufacturing of metallic parts, or repairing (re-manufacturing) of worn parts. However, the CSed deposits present a fatal weakness of low ductility, though the strength could be improved by modifying the process parameters, which seriously hinders the wide applications of CS in metallic structural materials. Meanwhile, as a very promising solid-state additive manufacturing technique, the fundamental work on the bonding mechanism and the controlling of strength and ductility of the CSed deposits seriously lacks. Therefore, in this project, the effects of the powder design (e.g. ball milling) and nozzle optimization design before spraying, the process optimization during spraying (e.g. double-stream cold spraying), and the heat treatment or friction stir processing (FSP) after spraying on the microstructure and mechanical properties of the CSed aluminum matrix composites (AMCs) were systematically investigated. The process parameters to yield high strength/ductility materials will be obtained, and the strengthening mechanism will be revealed. Besides, both the external and internal principal factors during heat treatment and FSP which influence the strengthening mechanism will be clarified. Finally, the relationships among the strengthening methods, parameters, and mechanical properties will be established in order to provide experimental and theoretical supports for the precision control of the strength/ductility of the CSed AMCs, and to provide direct guide for its applications in high-quality manufacturing and repairing of parts.
冷喷涂作为一种固态成形方法,不仅可用来制备高性能金属或金属基复合材料涂层,还可以实现零部件快速增材制造与修复再制造。但所制备材料的高强低韧特点严重制约了其在高性能金属结构材料成形中的应用,且作为潜力巨大的固态增材制造方法,尚缺乏对其成形机理及强韧性调控的基础研究。因此,本项目拟研究冷喷涂前粉末设计(粉末预球磨)与喷嘴设计、喷涂过程中工艺优化设计(单/双束喷涂)以及喷后热处理与搅拌摩擦加工处理对冷喷涂铝基复合材料组织结构与力学性能的影响,获得高强韧铝基复合材料的冷喷涂制备工艺,并揭示其强韧化机制,阐明热处理及搅拌摩擦加工处理对冷喷涂铝基复合材料强韧化过程中的外在主导诱因与内在主导机制,构建喷后强韧化方法及参数、强韧化机制及力学性能之间的关系模型,以期为冷喷涂铝基复合材料的强韧性的精确调控提供完善的数据支撑及理论依据,为冷喷涂在高性能金属基复合材料成形与修复中的应用提供理论基础。

结项摘要

冷喷涂作为一种固态成形方法,不仅可用来制备高性能金属或金属基复合材料涂层,还可以实现零部件快速增材制造与修复再制造。但所制备材料的高强低韧特点严重制约了其在高性能金属结构材料成形中的应用,且作为潜力巨大的固态增材制造方法,尚缺乏对其成形机理及强韧性调控的基础研究。因此,本项目研究了粉末设计与后处理对冷喷涂铝基复合材料组织结构与力学性能的影响,获得了高强韧铝基复合材料的冷喷涂制备工艺,并揭示其强韧化机制,阐明了后处理对冷喷涂铝基复合材料强韧化过程中的外在主导诱因与内在主导机制,构建了喷后强韧化方法及参数、强韧化机制及力学性能之间的关系模型,并对比获得了适用于冷喷涂铝基复合材料的力学性能各向异性屈服本构模型。以期为冷喷涂铝基复合材料的强韧性的精确调控提供完善的数据支撑及理论依据,为冷喷涂在高性能金属基复合材料成形与修复中的应用提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
New insights into the effects of powder injector inner diameter and overhang length on particle accelerating behavior in cold spray additive manufacturing by numerical simulation
通过数值模拟研究粉末喷射器内径和悬伸长度对冷喷涂增材制造中颗粒加速行为的影响的新见解
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022-07-05
  • 期刊:
    SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Wan, Wenpeng;Li, Wenya;Zhang, Zhengmao
  • 通讯作者:
    Zhang, Zhengmao
冷喷涂技术及其系统的研究现状与展望
  • DOI:
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.07.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    表面技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄春杰;殷硕;李文亚;郭学平
  • 通讯作者:
    郭学平
冷喷涂复合加工制造技术及其应用
  • DOI:
    10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000262
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    材料工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李文亚;曹聪聪;杨夏炜;徐雅欣
  • 通讯作者:
    徐雅欣
冷喷涂喷嘴材料对粒子加速行为影响的模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    精密成形工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹聪聪;李文亚;杨夏炜;韩天鹏;徐雅欣;胡凯玮
  • 通讯作者:
    胡凯玮
Optimization of cold spray additive manufactured AA2024/Al_2O_3 metal matrix composite with heat treatment
冷喷涂添加剂热处理制备AA2024/Al_2O_3金属基复合材料的优化
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2021.07.036
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Wu D;Li WY;Liu K;Yang Y;Hao SJ
  • 通讯作者:
    Hao SJ

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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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