碳纤维增强铜基复合材料的界面行为及其对性能的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51201020
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0105.金属基复合材料与结构功能一体化
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Cu base composites are considered to have great potential in application as a novel kind of advanced material due to combinations of high strength, conductivity, thermal conductivity similar to pure Cu, and good erosion resistance to electricity arc as well as excellent wear resistance. One of the most important applications is the Cu base self-lubrication composite fabricated by adding solid lubricant into Cu alloy matrix. C(F)/Cu composite specially is always the priority for the electric contacts and brush materials, but the interface between the C and the Cu matrix exists in the form of mechanical bonding, this kind of low bonding strength often leads to the enforcement pulling out and falling out. Therefore, the improvement of strength, hardness and wear resistance has been the central task for the research and development of Cu base materials..This project means to synthesize the copper matrix composites reinforced with graphite and carbon fiber by mechanical alloying, composite plating and spark plasma sintering (SPS), and study on the crucial basic theoretic issues during preparation process, including: ① the wetting theory and interfacial characteristic; ② the development regularity of the interfacial structures at all levels during the densification of the C(F)/Cu composites sintering; ③ the disciplinarian of the match between interfacial characteristic and mechanical property. The major goals of this project are: ① to reveal the wetting dynamic mechanism of plating and the interfacial characteristic during the surface treatment of the carbon fiber; ② to investigate the morphology of the "coppered carbon" in saturated solid solution and propose a new method to improve the wettability of the C/Cu; ③ to explore the microstructure and the change of the interfacial structure under the pulse current, and to reveal the intrinsic mechanism of the effect of the different densification styles on the interfacial combination and the mechanical property; ④ to establish an inherent relationship between interfacial microstructure and mechanical property, electrical property and friction and wear property, and thus reveal the essence of the material composition and its decisive factor from a micro-level and macroscopic performance perspective. Based on that, this project will propose the mechanism of the mechanical activation and the electric field discharge activation under the pulse current, which will lay the necessary theoretical groundwork for the development of the metal-matrix composites reinforced with fiber and the new preparation technology.
本项目通过机械合金化、复合镀和放电等离子烧结技术合成碳纤维增强的石墨/铜基复合材料,研究制备过程中的关键基础理论问题,包括:① Cu与C(CF)之间的润湿原理与界面行为;② 烧结致密化过程中各级界面结构演变规律;③ 界面行为与性能匹配的规律等。达到的目标:① 揭示碳纤维表面处理过程中镀层润湿动力学机制和界面结合特征;② 研究过饱和固溶体"铜包碳"形貌,提供改善C/Cu界面润湿性的新方法;③ 探索脉冲电流作用下组织状态和界面结构的演变行为,揭示不同致密化方式影响界面结合的内在机制,及其对材料性能的影响规律;④建立起微观的界面特征与力学性能、电学性能和摩擦磨损性能之间的内在联系,从微观层次和宏观性能的角度揭示出材料复合的本质及其决定因素。并在此基础上,提出机械激活和脉冲电流作用下电场放电激活的双重激活作用机制,为发展先进的纤维增强金属基复合材料及其制备新技术奠定必要的理论基础。

结项摘要

铜基复合材料具有很高的强度、接近于纯铜的导电导热性、良好的抗电弧烧蚀能力和摩擦学性能,因此作为一种新型的先进材料具有很高的应用潜力。由于碳(石墨、碳纤维)和铜固溶度极低的特性,人们对其界面的润湿性和界面结合特征了解甚少,这在一定程度上阻碍了铜基复合材料的开发。本项目深入研究了碳纤维与铜、铜合金镀层的润湿性和界面结合特征;研究了过饱和固溶体“铜包碳”形貌,寻求改善C/Cu界面润湿性的新方法;探索了脉冲电流作用下组织状态和界面结构的演变行为;揭示了在双重激活机制(机械力作用下机械激活作用和脉冲电流作用下的电场的放电激活)作用下C(F)/Cu复合材料界面特征及其对材料三方面性能(强度、摩擦磨损、导电性)的影响规律。本研究不仅有助于丰富人们对于金属-碳润湿性及其界面结构的认识,而且对于铜基复合材料的开发也有积极的指导意义,将为高性能铜基减摩耐磨复合材料的设计提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
热处理对镀层碳纤维的界面结合特征及碳纤维结构的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    材 料 热 处 理 学 报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冉旭;邹豪豪;孙宏伟;叶毅飞
  • 通讯作者:
    叶毅飞
碳纤维增强铜基复合材料的制备与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    热加工工艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵宇;刘润红;冉旭
  • 通讯作者:
    冉旭
Molecular mechanism of Nano-Hydroxyapatite surface changes from hydrophilic to hydrophobic
纳米羟基磷灰石表面由亲水性变为疏水性的分子机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Asian Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冉旭
  • 通讯作者:
    冉旭
Photocatalytic Process of Simultaneous Desulfurization and Denitrification of Flue Gas by TiO2-Polyacrylonitrile Nanofibers
TiO2-聚丙烯腈纳米纤维光催化烟气同步脱硫脱硝工艺
  • DOI:
    10.1021/es4025595
  • 发表时间:
    2013-10-15
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Su, Chunyan;Ran, Xu;Shao, Changlu
  • 通讯作者:
    Shao, Changlu
6016铝合金变形应变场研究新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    长春工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张冬冬;王勇;任祥;冉旭
  • 通讯作者:
    冉旭

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  • 通讯作者:
    杨茜
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《国外核动力》,第25卷,第5期,2004,1-5
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  • 作者:
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    朱继洲
核反应堆余热排出过程凝结水击现象实验研究
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  • 通讯作者:
    严俊杰
先进空间快堆运行特性和启动特性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《原子能科学技术》(已录用)
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    --
  • 作者:
    冉旭;杨帅;单建强
  • 通讯作者:
    单建强
傣族居民膳食脂肪酸摄入与糖尿病关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨茜;殷建忠;冉旭;张雪辉;王琦;吴少雄;徐芳;王瑞欣;王心昕
  • 通讯作者:
    王心昕

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冉旭的其他基金

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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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