粉末冶金高温合金异常大晶粒形成机理及影响机制的多尺度研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51901247
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0104.金属结构材料与力学行为
  • 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

Powder metallurgy superalloy turbine disk (PMSTD) is the key hot rotating components of advanced aeroengine. However, abnormally large grains formed during the fabrication of PMSTD would significantly reduce performance and life of PMSTD, which would easily cause fatigue crack initiation and propagation and lead to failure. Currently, the formation and influence mechanisms of abnormally large grain are not fully understood, which severely restrict the development of fabricating high-performance PMSTD. The current project aimed at this common problem and will focus on the following research based on the high throughput sample and with the help of in-situ synchrotron radiation X-ray, large-scale characterization technique EBSD and numerical simulation method: 1) The deformation mechanism microstructure and energy of powder metallurgy superalloy are high-throughput and precisely investigated. 2) The formation and influence mechanisms are investigated in multiscale and visualization by focusing on studying the evolution of micro-structure and stored energy in grain-scale. 3) Energy, structure, crystallography conditions and predicition models for abnormally large grain are quantificationally studied in details. Finally, revealing the scientific formation mechanism of abnormally large grain in multiscale, and making a breakthrough of technical bottleneck and scientific problem. After the project is finished succefully, the new principle, technique, method with proprietary intellectual property rights for regulating the microstrcture of new-designed powder metallurgy superalloy during fabrication will be formed.
粉末冶金高温合金涡轮盘是先进航空发动机的关键热转动部件。然而,涡轮盘制备过程中形成的异常大晶粒是降低涡轮盘疲劳性能和寿命的重要顽疾,其极易引起疲劳裂纹萌生并扩展,致使涡轮盘发生失效。当前,关于异常大晶粒的形成机理及影响机制尚未完全明确,严重制约了高性能粉末冶金高温合金涡轮盘制备技术的发展。本项目针对该共性问题,基于高通量试样,借助同步辐射X射线、大面积EBSD表征技术及相场模拟方法,拟重点开展以下研究:1)变形机理、显微结构和储能状态的高通量、精细化研究;2)聚焦晶粒尺度下结构与储能的动态演变研究,多尺度研究异常大晶粒形成微观机理及影响机制;3)异常大晶粒形成的能量、组织、晶体学条件及预测模型的定量研究。最终,多尺度揭示异常大晶粒形成的科学原理,突破先进航空发动机粉末涡轮盘制造过程的技术瓶颈和科学问题,形成具有自主知识产权的新型高性能粉末高温合金制备及组织调控新原理、新技术和新方法。

结项摘要

本项目针对航空发动机用粉末高温合金制备过程的顽疾----异常大晶粒为主要研究内涵,借助有限元模拟、热模拟与超精细显微组织表征方法,系统、高通量探究了热机械处理过程的变形与热处理工艺耦合作用下的显微组织演化规律、变形机理;多尺度研究了异常大晶粒的形成机理与影响机制。项目研究发现,常晶粒长大主要源于热处理过程中,再结晶形核受限,部分形核的再结晶晶核发生迅速长大,造成异常大晶粒的形成。合金大变形区域发生相对均匀的动态再结晶行为,可促进后续热处理过程中静态再结晶形核均匀,晶核均匀地长大直至相互碰撞,因而形成均匀细小的组织;具有应变梯度分布的形变区域,其动态再结晶形核受阻,形成储能分布不均的再结晶组织,在后续热处理过程发生局部静态再结晶后迅速长大,出现异常大晶粒。此外,项目研究表明,二道次形变可有效细化合金晶粒组织。经高应变速率变形后,一道次结束后,体系位错密度及应变储能较大,在保温阶段能促使静态再结晶的发生及退火孪晶的形成。静态再结晶的发生,使材料内部位错密度及应变储能下降,在细化晶粒的同时,降低二道次的应力;而孪晶的形成,则有利于促进二道次变形过程以孪生形核为形核机制的动态再结晶的发生,从而进一步细化晶粒。项目研究成果将为粉末高温合金和其他相关合金的工艺设计、异常大晶粒调控及性能优化提供有力的理论依据和实际参考。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Revealing the microstructural evolution and mechanism during the thermomechanical treatment of polycrystalline CrCoNi medium-entropy alloy
揭示多晶CrCoNi中熵合金形变热处理过程中的微观组织演变和机理
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2021.159518
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Yu Liu;Guoai He;Yong Yang;Kai Li;Hai Gong;Bin Gan;Cheng Huang
  • 通讯作者:
    Cheng Huang
Strengthening mechanism of CrCoNi medium-entropy alloy from the partially recrystallized structure to the fully recrystallized heterogeneous structure
CrCoNi中熵合金从部分再结晶结构到完全再结晶异质结构的强化机制
  • DOI:
    10.1016/j.matchar.2022.111795
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Materials Characterization
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yu Liu;Ruilin Lai;Cunxiao He;Kai Li;Yong Yang;Wenke Wu;Zhiqiang Fu;Shuanghui Xu;Guoai He;Bin Gan;Cheng Huang
  • 通讯作者:
    Cheng Huang
Deciphering the effect of W and Mo co-additions on recrystallization behavior and strengthening mechanism of CrCoNi medium entropy alloy
解读W、Mo共添加对CrCoNi中熵合金再结晶行为及强化机制的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2021.166404
  • 发表时间:
    2022-11-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    He, Guoai;He, Cunxiao;Huang, Cheng
  • 通讯作者:
    Huang, Cheng
Mechanism of grain refinement in an equiatomic medium-entropy alloy CrCoNi during hot deformation
等原子中熵合金CrCoNi热变形晶粒细化机制
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2019.152382
  • 发表时间:
    2020-01-30
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    He, Guoai;Zhao, Yifan;Tan, Liming
  • 通讯作者:
    Tan, Liming

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其他文献

镍基粉末高温合金原始颗粒边界形成及组织演化特征
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国有色金属学报
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  • 作者:
    秦子珺;刘琛仄;王子;何国爱;刘锋;黄岚;江亮
  • 通讯作者:
    江亮
热挤压对粉末冶金PM-0002镍基高温合金组织及热变形行为的影响
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
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    江亮
粉末特性对镍基粉末冶金高温合金组织及热变形行为的影响
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国有色金属学报
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    何国爱;丁晗晖;刘琛仄;刘锋;黄岚;江亮
  • 通讯作者:
    江亮

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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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