镁稀土合金蠕变过程中析出相变体与晶界无析出区的选择性长大机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51671128
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Creep-resistant property is one of the most important service performance of the materials for application at high temperature, and it is determined to a large extent by the microstructure evolution and thermo-stability of the alloys during creep tests, which is always a key issue in material research fields. Mg-RE based alloys are new promising low-density materials with good creep-resistance at high temperature, however, their microstructure evolution mechanism during creep is still not clarified yet. With regard to the new phenomenon that we found in recent previous research, i.e., selective variant growth of initial precipitates and selective formation of grain-boundary precipitate free zone (GB-PFZ) during the creep of Mg-2.5Gd(at.%) alloy, we aims to, in this project, select three binary alloys, i.e., Mg-Nd,Mg-Gd and Mg-Y, as research objectives, to obtain three kinds of different initial precipitate morphologies by aging treatment. Then, these alloys will be done creep tests under 3 applied stresses at 250 and 300℃ respectively, and the crept microstructure of the samples with extending creep times will be systemically and deeply analyzed and characterized by TEM, EBSD,HAADF-STEM and 3DAP methods, so as to clarify the effect of composition, applied stress and temperatures on the selective variant growth of initial precipitates and selective formation of grain-boundary precipitate free zone. After that, by use of diffuse-interface phase-field model with the total energy equation coupling the applied stress field, eigenstrain energy and interfacial energy, we aim to reveal the physical mechanism of selective variant growth of initial precipitates and selective formation of GB-PFZ during Mg-RE based alloy’s creep.
抗蠕变性能是评价合金材料高温服役性能的重要指标,而微观组织在蠕变过程中的演化行为和机制对合金的蠕变性能几乎起着决定性的作用,在材料研究中占有重要地位。镁稀土合金是新型有潜力的轻质耐高温材料,但其微观组织在蠕变过程中的演变机制尚不清楚。本项目针对前期研究所发现的Mg-2.5Gd(at.%)合金存在析出相和晶界无析出区在蠕变过程中发生选择性生长或演化的现象,拟选择Mg-Nd,Mg-Gd和 Mg-Y系三种模型合金,获得不同的初始析出相形貌,进行250-300℃ 温度范围三种应力下的蠕变试验,并选择不同蠕变阶段的试样进行深入的微观特征分析和表征,探明成分、温度和应力对析出相和晶界无析出区选择性生长或演变的影响规律,然后采用基于“界面能-弹性应变能-外应力场”耦合的能量模型的扩散界面相场模拟等方法,揭示析出相变体和晶界面无析出区选择性演化的物理机制,为高温镁稀土合金开发提供理论指导。

结项摘要

蠕变性能是评价合金材料高温服役性能的重要指标,而微观组织在蠕变过程中的演化行为和机制对合金的蠕变性能几乎起着决定性的作用,具有极高的科学研究价值。镁稀土合金是新型有潜力的轻质耐高温材料,但其微观组织在蠕变过程中的演变机制以及对于蠕变性能的影响尚不清楚。.本项目针对前期研究所发现的MgGd合金存在析出相和晶界无析出区在蠕变过程中发生选择性生长或演化的现象,设计并制备了三种模型合金:Mg-2.5Gd-0.1Zr(at.%)、Mg-3.3Y-0.1Zr(at.%)、Mg-0.5Nd-0.1Zr(at.%)合金,得到各自的最优热处理制度,并对室温/高温拉伸以及蠕变性能进行了测试,对三种合金的基本性能有了较为全面的了解。.通过对蠕变后样品进行HAADF-STEM表征观察到MgGd、MgY合金中皆存在析出相变体选择生长的现象,结合计算模拟结果,认为其本质原因是外加应力的应变场可与特定位向的析出相变体应力场抵消,使其畸变能降低,而位错可使得这种变体优先形核,最终导致该种变体选择性生长。.通过准原位蠕变实验探明了不同类型无析出区的演化关系,提出了位错-扩散耦合作用的蠕变中PFZ演化模型:PFZ积累取向差并最终形成条带状亚晶是位错运动的结果,是一种释放晶界应变集中,协调变形的机制;而A型PFZ向B型PFZ的转变是空位/溶剂扩散导致的,会在蠕变后期引起孔洞导致裂纹萌生。.研究结果表明:开发耐热镁合金需要兼顾基体和晶界的高温强度,提升晶内析出相以及晶界结构的高温稳定性对于提升高温性能有至关重要的作用。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fabrication of high-strength Mg-Gd-Zn-Zr alloys via differential-thermal extrusion
差热挤压法制备高强度 Mg-Gd-Zn-Zr 合金
  • DOI:
    10.1016/j.matchar.2017.07.031
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    MATERIALS CHARACTERIZATION
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Rong, Wei;Zhang, Yu;Li, Dayong
  • 通讯作者:
    Li, Dayong
A super high-strength Mg-Gd-Y-Zn-Mn alloy fabricated by hot extrusion and strain aging
热挤压应变时效制备超高强度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2019.107666
  • 发表时间:
    2019-05-05
  • 期刊:
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Heng, Xiangwen;Zhang, Yu;Peng, Liming
  • 通讯作者:
    Peng, Liming
Formation of and interaction between beta '(F) and beta ' phases in a Mg-Gd alloy
Mg-Gd 合金中 β'(F) 和 β' 相的形成及其相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2017.04.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu H.;Xu W. F.;Wilson N. C.;Peng L. M.;Nie J. F.
  • 通讯作者:
    Nie J. F.
Quasi-in-situ STEM-EDS insight into the role of Ag in the corrosion behaviour of Mg-Gd-Zr alloys
准原位 STEM-EDS 深入了解 Ag 在 Mg-Gd-Zr 合金腐蚀行为中的作用
  • DOI:
    10.1016/j.corsci.2018.02.058
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Corrosion Science
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Zhang Yu;Gore Poorwa;Rong Wei;Wu Yujuan;Yan Yuanming;Zhang Ruifeng;Peng Liming;Nie Jian-Feng;Birbilis Nick
  • 通讯作者:
    Birbilis Nick
On the evolution of beta' precipitate during creep in a Mg-3.3Y-0.1Zr(at.%) alloy
%20%20演化%20的%20beta'%20沉淀%20期间%20蠕变%20in%20a%20Mg-3.3Y-0.1Zr(at.%)%20合金
  • DOI:
    10.1016/j.matchar.2018.11.028
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Materials Characterization
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Wang Shuxian;Zhang Yu;Peng Liming
  • 通讯作者:
    Peng Liming

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其他文献

Theoretical investigation of new type of ternary magnesium alloys AMgNi4 (A=Y, La, Ce, Pr and Nd)
新型三元镁合金AMgNi4(A=Y、La、Ce、Pr、Nd)的理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.physb.2011.01.028
  • 发表时间:
    2011-03
  • 期刊:
    Physica B: Condens Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王继伟;丁文江;杨芳;凡头文;唐壁玉;彭立明
  • 通讯作者:
    彭立明
Elastic and Electronic Properties of Mg2Ca and Mg2Y Phases
Mg2Ca 和 Mg2Y 相的弹性和电子性能
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.233-235.2231
  • 发表时间:
    2011-05
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
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  • 作者:
    曾梦雪;丁文江;彭立明;唐壁玉
  • 通讯作者:
    唐壁玉
Thermal Properties of the FCC Al3Zr : First-principles Study
FCC Al3Zr 的热性能:第一原理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Materials Science Forum
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易建雄;李冬林;唐壁玉;丁文江;陈平;彭立明
  • 通讯作者:
    彭立明
高性能稀土镁合金的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国材料进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴玉娟;丁文江;彭立明;曾小勤;林栋樑
  • 通讯作者:
    林栋樑
固溶处理对压铸GZ142合金显微组织的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    金属热处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴玉娟;彭立明;曾小勤;丁文江
  • 通讯作者:
    丁文江

其他文献

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彭立明的其他基金

含S气氛对镁熔体的阻燃性及其环境协调性研究
  • 批准号:
    50204008
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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