低合金化对Al-Bi难混溶合金液相分离行为与摩擦磨损性能的关联作用机理

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基本信息

  • 批准号:
    51601102
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Immiscible alloy is characterized by a miscibility gap in the liquid state, which induces macro-segregation in solid state and limits its application. But due to the good self-lubricating property, Cu-Pb and Al-Pb were first used as bearing alloys. At present, bearings containing lead are gradually not accepted due to the polluting and toxic character of lead. Hence, Al-Bi immiscible alloy as a potential lead-free self-lubricating alloy is now getting more and more attention. To develop a new type Al-Bi alloy with good friction and wear properties, minor alloying is expected to be an effective way. But, for immiscible alloy, additional alloying elements distinctly change the miscibility gap of binary immiscible alloy, and consequently influence the liquid phase separation behavior and the subsequent solidification microstructure, which finally influence the friction-wear properties of alloy. Hence, to disclose the above influence of additional alloying elements is the prerequisite of minor alloying for immiscible alloy. Aiming to support the development of new self-lubricating immiscible alloy through minor alloying, the research on associated effect of minor alloying on liquid phase separation behavior and friction-wear properties of immiscible Al-Bi alloy is proposed in this project. Firstly, the influence of additional alloying elements on evolution of second phase in miscibility gap, as well as the trapping of second phase in matrix phase on advancing solidification front will be studied, in order to disclose the influence of additional alloying elements on the size and distribution of second phase in solidified microstructure. Secondly, the influence of additional alloying elements on friction and wear properties of Al-Bi alloy will be studied taking account of the couple effect of distribution of second phase and the micro hardness of the double phase in alloy.
难混溶合金因具有液相分离特性极易偏析而难于制备与应用,但因具有优异的自润滑特性,Cu-Pb和Al-Pb系难混溶合金轴瓦材料首先得到了应用。目前,因Pb的污染和危害性,探索新型无铅Al-Bi基难混溶合金自润滑材料又受到了关注。低合金化是提高合金性能的常用方法,但对于难混溶合金,因液相分离区间的存在,低合金化对合金的液相分离行为以及随后的凝固组织表现出复杂的影响,同时关联的影响了合金的摩擦磨损性能,探索这些影响的机理成为难混溶合金低合金化设计的前提。本项目以Al-Bi体系为基础,研究不同低合金化元素对难混溶合金第二相在不混溶区间内的演变以及凝固前沿基体相生长截留第二相的影响机制,以揭示低合金化对合金组织中第二相分布的影响机理;耦合低合金化元素对第二相分布以及两相显微硬度的双重作用,研究低合金化对难混溶合金摩擦磨损性能的影响机理,旨在为难混溶合金自润滑材料的多元低合金化提供理论依据和技术支持。

结项摘要

为研究低合金化对Al-Bi基难混溶合金凝固行为与摩擦磨损性能的关联作用机理,以探索制备无铅轴瓦,本项目开展了相关研究,主要成果概述如下:研究了Sn、Si、Cu低合金化元素以及元素复合对Al92Bi8合金凝固组织、力学性能、摩擦磨损性能的关联作用机理。研究发现,Sn具有明显细化Al92Bi8 合金中富Bi相的作用。该作用的机理是Sn降低了合金的不混溶区间宽度以及富Al和富Bi间的界面张力。Sn相以Al + LBi↔(Sn) +(Bi)三元共晶形式析出,并分布在富Bi相内。研究表明Sn在Bi相中的分布并没明显强化富Bi相,但是Sn对合金整体的硬度和强度有轻微的提高作用,该提高作用主要是归因于Sn对富Bi相的细化作用。研究表明Si和Cu对富Bi相有明显的粗化作用。在Al92Bi8合金中,Si主要是通过LAl ↔ LBi + (Al) + (Si) 三元偏晶反应产生针状Si相分布的Al基体中,对Al基体以及合金具有明显的强化作用。痕量的Si分布在富Bi相中不明显提高其硬度。含1wt%Cu的Al92Bi8合金中并没出现三元偏晶,Cu主要是固溶在Al基体中,部分在降温过程中以θAl2Cu相脱溶析出,从而对Al基体和合金起到明显的强化作用。.在对Al92Bi8合金进行多元低合金化时,Sn、Si、Cu在合金中能够分别发挥其各自的作用,在通过Si和Cu明显提高合金性能的前提下,通过增加Sn的添加量可以消除Si和Cu加剧Bi相偏析的作用而进一步提高合金的性能,如多元复合设计的(Al0.92Bi0.08)95Sn3Si1Cu1合金。.进一步研究了合金的摩擦磨损性能,研究表明,Sn、Si、Cu元素在不改变Al92Bi8合金摩擦系数的前提下,能够提高合金的耐磨性,元素对合金耐磨性提高的幅度与其对合金的强化效果成对应关系。.研究结果的主要意义:明确了低合金化元素对难混溶合金第二相分布和两相力学性能的双重作用,以及该作用对难混溶合金摩擦磨损性能的影响机理,为难混溶合金自润滑材料的多元低合金化提供了理论依据和技术支持。

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(0)
专利数量(0)
Effects of element addition on liquid phase separation of Bi-Ga immiscible alloy: Characterization by electrical resistivity and coordination tendency
元素添加对 Bi-Ga 难混溶合金液相分离的影响:电阻率和配位倾向表征
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2016.10.048
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Materials and Design
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wang Zhiming;Sun Zhiping;Wang Xiaoli;Zhang Hui;Jiang Shaoning
  • 通讯作者:
    Jiang Shaoning
Numerical Analysis of Functionally Graded Materials Using Reproducing Kernel Particle Method
使用再生核粒子法对功能梯度材料进行数值分析
  • DOI:
    10.1142/s1758825119500601
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    International Journal of Applied Mechanics
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Liu Zheng;Wei Gaofeng;Wang Zhiming
  • 通讯作者:
    Wang Zhiming
Electrical resistivity study on homogenization process of liquid immiscible Bi-Ga-Sn alloy in melting process
液态难混溶Bi-Ga-Sn合金熔炼过程均匀化过程的电阻率研究
  • DOI:
    10.1016/j.molliq.2017.04.025
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Wang Zhiming;Sun Zhiping;Jiang Shaoning;Wang Xiaoli
  • 通讯作者:
    Wang Xiaoli
Effects of Sn, Si, and Cu addition on the microstructure and properties of hypermonotectic Al92Bi8 alloy
Sn、Si、Cu添加对超偏晶Al92Bi8合金组织与性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2019.04.016
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Yang Qiang;Sun Zhiping;Wang Zhiming
  • 通讯作者:
    Wang Zhiming
Fabrication of Al and Al-Si alloy microspheres by ultrasonic irradiating the molten salt-aluminum immiscible system
熔盐-铝不混溶体系超声辐照制备Al及Al-Si合金微球
  • DOI:
    10.1016/j.ultsonch.2018.09.039
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ultrasonics Sonochemistry
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wang Zhiming
  • 通讯作者:
    Wang Zhiming

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Ga_(36.5)Sb_(63.5)熔体的电阻率—温度特性
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    济南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王致明;耿浩然;孙玉杰;邓延波;滕新营
  • 通讯作者:
    滕新营
基于液态结构变化的金属熔体结构敏感物性的研究进展
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    金属世界
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  • 作者:
    邓延波;王致明;郭忠全;滕新营;孙玉杰;耿浩然
  • 通讯作者:
    耿浩然

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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

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          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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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