磁场下定向凝固Ni-Mn-Ga合金的成分控制与奥氏体取向优化研究

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基本信息

  • 批准号：
    51904183
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    侯龙
  • 依托单位：
    上海大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ni-Mn-Ga alloys, as typical ferromagnetic shape memory alloys (FSMAs), have potential for sensor and actuator applications. It has been found that the magnetic-controllable property of Ni-Mn-Ga alloys is strongly dependent on the composition and crystal orientation. In this project, we introduce the magnetic field into the directional solidification of Ni-Mn-Ga alloy, focusing on the solution distribution and controllable crystal growth by adjusting magnetic field, temperature gradient and the coupling of the above both factors. Firstly, the evolutions of composition segregation in the macro-scale (axial) and micro-scale (inter-dendrite) during directional solidification under magnetic field are investigated by adjusting magnetic field, solidification growth speed and temperature gradient. The effect of magnetic field on the composition distribution will be studied, and the corresponding model will be established. The result will give a guideline for high-throughput preparation of functional materials. Secondly, the crystal orientation during directional solidification under a magnetic field will be controlled by considering the preferential growth direction and easy magnetization axis, aiming to propose a new method to control crystal growth by coupling magnetic field and temperature field, resulting in single crystalline Ni-Mn-Ga alloys with controllable three-dimension orientation. This will pave a way for magnetic field-assisted directional solidification of functional materials with controllable composition distribution and crystal orientation.
Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金是一种极具潜力的新型感应和驱动材料。该合金相关磁控性能具有强烈的成分和取向依赖性。申请人拟将磁场引入到Ni-Mn-Ga合金定向凝固过程中，利用磁场、定向温度场，及其耦合场影响和控制合金中成分与其母相奥氏体取向分布，主要开展以下两方面研究：首先，通过改变磁场强度、凝固速度和温度梯度等参数，研究磁场下定向凝固中宏观（轴向）和微观（枝晶）尺度的偏析行为，结合数值模拟阐明磁-热耦合场对凝固中熔体流动的机理，探索磁场对成分分布的影响机制，建立磁场下Ni-Mn-Ga合金中宏观和微观成分控制模型，为高通量功能材料的制备提供新的思路；其次，利用材料的择优生长取向和磁性取向（易磁化轴）特性，通过耦合调控磁场矢量和温度场矢量控制晶体生长，实现Ni-Mn-Ga合金奥氏体由多晶到取向三维可控单晶的转变。本项目的研究将为磁场辅助定向凝固制备成分与取向可控功能材料提供新的思路与基础。

结项摘要

本项目旨在探明磁场下定向凝固Ni-Mn-Ga合金的成分与取向演化，以及探究磁场-热场耦合下Ni-Mn-Ga合金组织变化与机械性能演化规律。搭建了磁场下金属功能材料定向凝固设备；揭示了在定向凝固Ni-Mn-Ga合金组织中成分分布变化规律，尤其是富镍Ni-Mn-Ga合金的不同相的成分偏析规律，探明了合金中成分变化与晶体取向、界面结构、微观组织演变机理之间联系；通过在不同成分的Ni-Mn-Ga合金定向凝固过程中施加磁场，研究了磁场对定向凝固组织的影响，发现在Ni-Mn-Ga合金定向凝固过程中施加强磁场可以诱发微观上尺度上的枝晶破碎规律；研究磁场对定向凝固组织机械行为的影响，通过断口形貌分析性能差异的原因，同时通过EBSD技术进一步研究了单轴拉伸/压缩应力下两种典型组织的Ni-Mn-Ga合金的微观断裂特征，建立了磁场-热场协同影响机械性能模型。在此基础上，进一步构建了为磁场辅助定向凝固制备柱状晶-等轴晶功能材料提供了新的思路，为多场耦合条件下智能复合材料优化设计理论奠定基础。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Nucleation kinetics of paramagnetic and diamagnetic metal melts under a high magnetic field
高磁场下顺磁性和反磁性金属熔体的成核动力学
  • DOI：
    10.1016/j.jmst.2020.09.037
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Long Zhipeng;Jiang Qiuyue;Wang Jiantao;Hou Long;Yu Xing;Fautrelle Yves;Ren Zhongming;Li Xi
  • 通讯作者：
    Li Xi
Microstructure Evolution and Mechanical Behavior of Ni-rich Ni-Mn-Ga Alloys under Compressive and Tensile Stresses
压拉应力下富镍 Ni-Mn-Ga 合金的显微组织演变和力学行为
  • DOI：
    10.1016/j.jmst.2021.04.040
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Yue Wang;Siyuan Yang;Ting Zhou;Long Hou;Lansong Ba;Yves Fautrelle;Zhongming Ren;Yanyan Zhu;Zongbin Li;Xi Li
  • 通讯作者：
    Xi Li
Studying on the morphology of primary phase by 3D-CT technology and controlling eutectic growth by tailoring the primary phase
利用3D-CT技术研究初生相形貌并通过定制初生相控制共晶生长
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2019.153457
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Xi Li;Jiantao Wang;Long Hou;Annie Gagnoud;Yves Fautrelle
  • 通讯作者：
    Yves Fautrelle
Effect of transverse static magnetic field on radial microstructure of hypereutectic aluminum alloy during directional solidification
横向静磁场对过共晶铝合金定向凝固径向显微组织的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jmst.2020.11.025
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Shaodong Hu;Long Hou;Kang Wang;Zhongmiao Liao;Wen Zhu;Aihua Yi;Wenfang Li;Yves Fautrelle;Xi Li
  • 通讯作者：
    Xi Li
Control of microstructure using magnetic fields and study of the mechanical behavior of Ni-rich Ni-Mn-Ga alloys
富镍Ni-Mn-Ga合金的磁场控制和力学行为研究
  • DOI：
    10.1016/j.actamat.2020.08.055
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Acta Materialia
  • 影响因子：
    9.4
  • 作者：
    Long Hou;Yanchao Dai;Yves Fautrelle;Zongbin Li;Zhongming Ren;Xi Li
  • 通讯作者：
    Xi Li

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基于de novo 高通量测序的曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)ESTs 中微卫星位点筛选与特征分析
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    海 洋 与 湖 沼
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  • 作者：
    吕振明;侯龙;龚理;刘立芹;陈永久;郭宝英;董迎辉;吴常文
  • 通讯作者：
    吴常文
质量控制谱法校正惰性气体氙β-γ符合谱能量漂移
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    核电子学与探测技术
  • 影响因子：
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  • 作者：
    张新军;王世联;贾怀茂;李奇;樊元庆;赵允刚;王军;侯龙
  • 通讯作者：
    侯龙

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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]
          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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