极端载荷条件下晶体镁材料中无定形区域的力学响应规律研究

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基本信息

  • 批准号:
    11902039
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0801.固体变形与本构理论
  • 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

The disorder region in crystalline magnesium (Mg) materials subjected to extreme loading conditions, in which the atoms distribute irregularly, has attracted more and more attention and shown significant effect on the mechanical properties of Mg materials. However, no enough knowledge has been revealed for this microstructure about its atom-scale features and micro mechanisms of its effect on the mechanical behaviors of Mg materials, which limits wider applications of Mg materials in military, aerospace and other fields. This project is to systematically study mechanical responses of the disorder region in crystalline Mg materials with molecular dynamics simulations and experiments, so as to reveal physical and mechanical characteristics of the disorder regions for better understanding of micro deformation mechanisms of crystalline Mg materials. The research work in this project includes: 1) structure, potential and temperature features of the disorder region, 2) deformation and evolution rules of the region under different loads and the atom-scale mechanisms of the rules, 3) interactions between evolution of the disorder region and dislocation motion as well as twinning deformation, and the mechanisms for the interaction. The project will reveal physical features, deformation rules of the disorder region and its effect on the mechanical behaviors of Mg materials, which could be valuable for further revealing of micro deformation mechanisms of Mg materials as well as developing and applications of these materials.
晶体镁材料在极端载荷下产生的原子排布不规则的无定形区域近来受到了人们越来越多的关注,并显示出了对力学性能重要的影响。但是,目前人们对这种无定形区域的原子尺度特征以及它对力学行为的微观影响机制的认识还不够深入,这不利于镁这种轻质金属材料在军事、航空航天等领域更广泛的应用。本项目拟结合数值模拟和实验方法系统地研究无定形区域在晶体镁材料变形中的变形演化规律,旨在通过揭示无定形区域的物理、力学特征促进人们对晶体镁材料微观变形机理更全面、更深入的认识。本项目主要研究:1)无定形区域的结构、势能、温度等物理特征;2)无定形区域在不同加载条件下的变形演化规律及其原子尺度机制;3)无定形区域变形、演化和位错运动、孪晶变形之间的相互作用规律及其内在物理机制。本项目将揭示无定形区域的物理特征及其对镁材料力学行为的微观影响机制,对进一步揭示镁材料的微观变形机理、促进镁材料的发展和应用具有积极的意义。

结项摘要

镁、钛等是典型的密排六方(HCP)晶格结构的金属材料,在民用车辆、航空航天飞行器、军事装备等民用、国防领域有着广泛的应用。受密排六方晶格对称性差等因素影响,HCP金属的塑性变形机制及规律相对复杂,相关认识不够充分深入,限制了这些金属材料更广泛的应用。传统观点认为位错滑移和孪晶变形是HCP金属材料的两种主要塑性变形机制,但最近的研究表明这两种机制不能很好解释镁单晶材料受c轴压缩塑性形变规律。.为了更深入认识HCP金属材料c轴压缩塑性变形机制规律,本课采用微观模拟结合理论分析研究了不同加载条件下镁单晶c轴压缩的塑性变形机制和规律。研究发现镁单晶材料在受c轴压缩载荷时会发生无定形化变形过程,产生一种非熔化的、高势能的、原子无序排布的、不稳定的无定形结构,这种结构在高速率变形过程中能够被激发并得以维持,能够参与甚至主导镁单晶c轴压缩的塑性变形过程。除此之外,位错滑移在镁单晶c轴压缩塑性变形中也起着重要的作用。受位错滑移和无定形结构塑性流动的共同影响,镁单晶c轴压缩变形在不同的载荷条件下体现出不同的规律:在低速率、低温条件小,变形以位错滑移为主导机制,但由于独立滑移系少、位错密度低,变形体现出阶段性的整体塑性-局部弹性的变形规律;在较高速率和较高温度下,无定形结构大量增殖,变形以无定形结构的塑性流动为主导,变形过程均匀且应力水平较低。进一步,由于变形机制规律的变化,镁单晶c轴压缩变形的塑性流动应力随应变率的增大体现出先增大后减小的特征,这和主导机制从位错滑移转变为无定形结构塑性流动直接相关。.本课题的研究为认识镁材料的塑性变形机制规律提供了一种新的视角,较合理的解释了镁单晶材料的c轴压缩塑性变形“位错不足且无孪晶变形”实验观测认识。研究结果有助于加深对HCP金属材料塑性变形规律的认识,促进对HCP材料力学响应规律过程更好的把握。

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)
Atomic insights into the quasi-elastic response in shock reloading of shocked metals
对冲击金属冲击重载中准弹性响应的原子洞察
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2021.104954
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Shengtao Wang;Hao Pan;Xi Wang;Jianwei Yin;Xiaomian Hu;Wei Xu;Pei Wang
  • 通讯作者:
    Pei Wang
Failure of substrate-supported hexagonal boron nitride under complicated loading conditions
复杂载荷条件下基底支撑六方氮化硼的失效
  • DOI:
    10.1016/j.mechmat.2022.104497
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Mechanics of Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jia Liu;Yong Ma;Bin Ding;Shengtao Wang;Lihua Shao;Yuli Chen
  • 通讯作者:
    Yuli Chen
Linear analysis of Atwood number effects on shear instability in the elastic-plastic solids.
阿特伍德数对弹塑性固体剪切不稳定性影响的线性分析
  • DOI:
    10.1038/s41598-021-96738-1
  • 发表时间:
    2021-09-10
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang X;Hu XM;Wang ST;Pan H;Yin JW
  • 通讯作者:
    Yin JW
Amorphous structure in single-crystal magnesium under compression along the c axis with ultrahigh strain rate
超高应变率沿 c 轴压缩的单晶镁非晶结构
  • DOI:
    10.1103/physrevb.100.214106
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Shengtao Wang;Hao Pan;Anmin He;Pei Wang;Fengguo Zhang
  • 通讯作者:
    Fengguo Zhang

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其他文献

基于晶体塑性理论研究铝材料高压高应变率下的强度特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    胡晓棉
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    潘昊;王升涛;吴子辉;胡晓棉
  • 通讯作者:
    胡晓棉
种子期高技术风险投资的资信风险评估体系研究
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  • 期刊:
    《情报科学》已录用待发
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    王升涛
层错四面体对单晶铜层裂行为影响的分子动力学研究
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    物理学报
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  • 作者:
    朱琪;王升涛;赵福琪;潘昊
  • 通讯作者:
    潘昊

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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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