高温抗氧化Mo(Si,Al)2/(Cr+Si)复合涂层引起Nb-Si基合金力学性能退化的机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51171005
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    沙江波
  • 依托单位：
    北京航空航天大学
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Mo(Si,Al)2/(Cr+Si)复合涂层是Nb-Si基合金基体抗高温氧化的组织保证。申请者发现Mo(Si,Al)2/(Cr+Si)复合涂层使Nb-Si基合金1250℃抗氧化性能达到抗氧化级，但抗拉强度下降约33%，复合涂层大幅降低Nb-Si基合金的承载承温能力。涂层引起基体表面组织结构和力学状态的变化是影响基体力学性能改变的主要因素。本项目采用包埋渗和低压等离子喷涂技术在Nb-Si基合金表面制备Mo(Si,Al)2/(Cr+Si)复合涂层，探索涂层组织、涂层与基体间互扩散和涂层与基体间应力状态对基体合金高低温力学性能的影响规律，明确热力耦合作用对复合涂层抗高温氧化性能的影响机理，研究复合涂层+基体体系高低温损伤失效机理，揭示复合涂层引起Nb-Si基合金力学性能退化的机制，确定抑制Nb-Si基体力学性能退化并保证高温抗氧化的Mo(Si,Al)2/(Cr+Si)复合涂层优化结构和制备工艺。

结项摘要

Nb-Si基合金是具有承温能力超过1200ºC的新型金属间化合物基超高温结构材料，是当前材料领域的研究热点之一，其高温抗氧化性能必须由抗氧化涂层来支撑。但涂层降低了Nb-Si基合金的高温强度，即承载承温能力。这是因为涂层引起了基体表面组织发生变化，从而当温度变化时涂层界面产生了热应力，影响的合金整体的力学性能。本研究通过开展：1）多元Nb-Si-Ti-Cr-Hf-Al-Fe、Nb-Si-Ti-Cr-Al-V基体合金的组织与性能；2)包埋渗Al-Si-Y、Si-B、Si-Ce复合涂层的组织结构演化与高温抗氧化性能；3）涂层界面应力随温度变化的规律；4）不同涂层厚度对拉伸力学性能的影响规律和机制等工作，明确了涂层引起Nb-Si合金高温强度退化机理，主要创新工作为：.1）发现Fe和Cr分别加入Nb-Si-Ti-Cr-Hf-Al-Fe和Nb-Si-Ti-Cr-Al-V合金系，形成NbSS/Nb5Si3/Nb4FeSi和NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织，多元Nb4FeSi和Cr2Nb是脆性的低熔点相，对室温强度有利，但降低韧性和高温强度。定向凝固提高了合金的高温强度和韧性。2）发现涂层抗氧化性与基体合金成分相关。Al-Si-Y，Si-B，Si-Ce三种复合涂层由外层、中间层和内层构成。外层是 (Nb,X)Si2相，Al-Si-Y涂层的中间层是(Nb,X)5Si3相，内层是(Nb,Ti)3(Al,X)；Si-B与Si-Ce的复合涂层中间层是(Nb,X)5Si3和(Nb,X)Si2混合物，内层是(Nb,X)Si。14Cr合金上的三种涂层内含Cr量高于2Cr合金，提高了抗氧化性，1250ºC/100小时达到抗氧化级。涂层表面更容易形成流动的SiO2层，阻碍了O向基体扩散。3）明确了涂层厚度与热应力分布的关系。由于涂层与基体的相组成不同，造成界面之间因热膨胀不匹配产生热应力，且与涂层厚度有关。发现当涂层与基体厚度比为1:10时（涂层厚150微米）热应力大于厚度比1:20涂层（涂层厚75微米）的热应力，面内方向上的应力大于离面方向的应力。4）发现涂层厚度影响拉伸强度。厚度比为1:20的涂层/基体从室温到1250ºC抗拉强度与裸合金强度相同，因为涂层界面热拉伸应力小；而1:10的涂层/基体的强度明显低于裸合金的强度，厚涂层中界面热拉伸应力大，涂层中产生裂纹，造成低应力断裂。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Microstructural Evolution and Mechanical Properties of a Multicomponent Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr Alloy Prepared by Reactive Hot Press Sintering
反应热压烧结多组分Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金的显微组织演变和力学性能
  • DOI：
    10.1007/s11661-012-1571-0
  • 发表时间：
    2013-05
  • 期刊：
    Metallurgical and Materials
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu Wei;Fu Yongmin;Sha Jiangbo
  • 通讯作者：
    Sha Jiangbo
放电等离子烧结制备Nb-Si-Ti-Al-Hf-Cr合金的显微组织及力学性能
  • DOI：
    10.11868/j.issn.1001-4381.2015.10.004
  • 发表时间：
    2015-10
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵东阳;刘伟;沙江波
  • 通讯作者：
    沙江波

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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]
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