硼化钛基原位纳米复合涂层的组织结构和性能调控机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51672067
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0204.结构陶瓷
  • 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

Plasma sprayed TiB2 coatings have high porosity, low toughness and poor thermal shock resistance. Preparation and research of in-situ titanium diboride matrix nanocomposite coatings have important theory significance and practical value for improving the properties of TiB2 coatings. Based on the principle of reaction among TiO2, B4C and Al, in-situ titanium diboride matrix nanocomposite coatings were prepared by plasma spraying TiO2-B4C-Al composite powders. The main phases of the as-prepared coatings were TiB2, TiC and Al2O3, and the grain sizes of the in-situ phases are less than 100 nm. The in-situ nanocomposite coatings had dense microstructure, and obviously improved performance. The reaction thermodynamics and kinetics of TiO2-B4C-Al system in plasma jet and the deposition and solidification rule of the phases formed by the reaction of TiO2-B4C-Al system will be investigated, and the in-situ formation mechanism of the TiB2 matrix nanocomposite coatings could be revealed. The relationship between preparation process, microstrcuture and properties of the in-situ TiB2 matrix nanocomposite coatings will be investigated, and the strengthening and toughening mechanism of the in-situ TiB2 matrix nanocomposite coatings could be revealed. The project proposed a new method for the preparation of TiB2 matrix nanocomposite coatings, and put forward a new idea of toughening TiB2 ceramics with in-situ nanocomposites. The research results had important theoretical guiding significance for toughening of TiB2 ceramics and preparing of in-situ nanocomposites.
等离子喷涂硼化钛(TiB2)涂层的孔隙率高,韧性、抗热震性差,TiB2基原位纳米复合涂层的研制对改善TiB2涂层性能具有重要理论意义和实用价值。依据TiO2、B4C和Al间可发生反应的原理,采用等离子喷涂TiO2-B4C-Al复合粉,成功制备出以TiB2、TiC和Al2O3为主相的硼化钛基复合涂层,原位形成的各相晶粒尺寸均在100nm以下,涂层致密,性能优异。本项目主要研究TiO2-B4C-Al体系在等离子焰流内的反应热力学与动力学,探讨TiO2-B4C-Al体系反应产物的沉积凝固规律,揭示TiB2基原位纳米复合涂层的形成机制;研究原位纳米复合涂层的制备工艺—组织结构—性能间关系,揭示TiB2基原位纳米复合涂层的强韧化机理。本项目提出一种制备TiB2基纳米复合涂层的新方法,提出用原位纳米复合材料实现对TiB2陶瓷韧化的新思路,对TiB2陶瓷的韧化和原位纳米复合材料的制备有重要理论指导意义。

结项摘要

等离子喷涂硼化钛(TiB2)涂层的孔隙率高,韧性、抗热震性差,TiB2基原位纳米复合涂层的研制对改善TiB2涂层性能具有重要理论意义和实用价值。依据TiO2、B4C和Al间可发生反应的原理,采用等离子喷涂TiO2-B4C-Al复合粉,成功制备出以TiB2、TiC和Al2O3为主相的硼化钛基复合涂层,原位形成的各相晶粒尺寸均在100nm以下,涂层致密,性能优异。本项目主要研究TiO2-B4C-Al体系在等离子焰流内的反应热力学与动力学,探讨TiO2-B4C-Al体系反应产物的沉积凝固规律,揭示TiB2基原位纳米复合涂层的形成机制;研究原位纳米复合涂层的组织结构—性能间关系,揭示TiB2基原位纳米复合涂层的强韧化机理。通过系统、完整地研究,取得以下创新性研究成果:(1)TiO2-B4C-Al体系反应的热力学计算结果表明,在等离子焰流内一定成分的TiO2-B4C-Al体系可以发生反应。(2)采用喷雾干燥技术成功制备出了球形的TiO2-B4C-Al复合粉,每个球形颗粒内部Al、B4C和TiO2分布较均匀,这保证了Al、B4C和TiO2能构成独立反应单元在高速等离子焰流内发生反应的可能性。(3)阐明了原料成分、喂料粒度、浆料固含量、等离子喷涂工艺参数等因素对TiO2-B4C-Al体系在等离子喷涂条件下反应形成硼化钛基原位纳米复合涂层的影响规律。(4)TiO2-B4C-Al在等离子焰流内的反应过程为:复合粉进入等离子焰流后,随着温度升高,Al和TiO2发生反应生成Al2O3和Al3Ti,随后Al3Ti继续与B4C反应生成TiB2和TiC。(5)TiO2-B4C-Al体系在等离子焰流中反应原位形成硼化钛复合涂层的机制为:熔化—扩散—液固反应—沉积。首先是反应孕育期;其次是固-液反应阶段;再次是液-液反应阶段;最后是熔融液滴沉积凝固过程。(6)等离子喷涂反应合成的硼化钛基原位纳米复合涂层的硬度、韧性、摩擦磨损性能和抗热震性明显优于直接喷涂TiB2-TiC体系和TiB2-TiC-Al2O3体系复合涂层。揭示了硼化钛基原位纳米复合涂层的强韧化机理为:细晶强韧化,颗粒弥散增韧和裂纹偏转。本项目提出一种制备TiB2基纳米复合涂层的新方法,提出用原位纳米复合材料实现对TiB2陶瓷韧化的新思路,对TiB2陶瓷的韧化和原位纳米复合材料的制备有重要理论指导意义。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Microstructure and Properties of Al2O3-ZrO2-Y2O3 Composite Coatings Prepared by Plasma Spraying
等离子喷涂Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的组织与性能
  • DOI:
    10.1007/s11666-020-01043-4
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Thermal Spray Technology
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang Xia;Wang Yan-wei;Sun Wen-wei;Yang Yong;Zhang Chen;Ma Yu-duo;Cui Yu-hang;Zhao Ce-ce;Wang Lei;Dong Yan-chun;Yan Dian-ran;Wang You
  • 通讯作者:
    Wang You
Microstructure and properties evolution of plasma sprayed Al2O3-Y2O3 composite coatings during high temperature and thermal shock resistance
等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层高温及抗热震过程中的组织与性能演变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Rare Earths
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Xing-yu Wang;Xiao-long Wang;Xiao-wen Sun;Yong Yang;Chen Zhang;Yu-duo Ma;Yu-hang Cui;Yan-chun Dong;Dian-ran Yan;You Wang
  • 通讯作者:
    You Wang
Microstructure and properties of Al2O3-ZrO2-Y2O3 coatings during high temperature and thermal shock resistance
Al2O3-ZrO2-Y2O3涂层高温及抗热震时的显微组织与性能
  • DOI:
    10.1007/s00339-020-03819-5
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Sun Wen-Wei;Wang Xiao-Long;Sun Xiao-Wen;Yang Yong;Zhang Chen;Wang Yan-Wei;Cui Yu-Hang;Ma Yu-Duo
  • 通讯作者:
    Ma Yu-Duo
Microstructure and properties of in-situ ceramic matrix eutectic nanocomposite coating prepared by plasma spraying Al-Cr2O3-Al2O3 powder
等离子喷涂Al-Cr2O3-Al2O3粉末原位陶瓷基共晶纳米复合涂层的组织与性能
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2018.03.172
  • 发表时间:
    2018-06-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Yan, Dian-ran;Dai, Xue-rui;Zhang, Jian-xin
  • 通讯作者:
    Zhang, Jian-xin
Microstructure and properties of in-situ composite coatings prepared by plasma spraying MoO3-Al composite powders
等离子喷涂MoO3-Al复合粉末原位复合涂层的组织与性能
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2020.08.227
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang, Yan-wei;Wang, Xing-yu;Sun, Wen-wei
  • 通讯作者:
    Sun, Wen-wei

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    2017
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨明挚

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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]
          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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