超低温ECAP定向凝固高导电铜铬/锆合金的强韧化调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51861022
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 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:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

For eliminate the crosswise grain boundaries, the directional solidification pure copper has more outstanding conductive then the polycrystal copper. But for it’s relative low strength, severly restrict the copper use in some important fields. Equal channel angler pressing can promote the middle and lower stacking fault energy (SFE) single crystal materials continuous orientation twining. In reaction to the phenomenon, this application based on the ECAP directional solidification pure copper, study on the directional solidification copper-chromium/zirconium alloy wire at the liquidnitrogen cooling, using XRD, TEM, DSC and EBSD technology, through solid solution, deformation and precipitation strengthening regulate and control, detect the directional twining effection and the evolution of precipitate phase of continuous columnar grains of Cu-Cr/Zr alloy by ultra-low temperature ECAP. clear the evolution of the material structure and investigate its thermal stability during the deformation and heat treatment. Analyze the correlation effect between the geometric physical parameters of deformation and the critical grain size. Establish a theoretical model for the transformation of microstructure to explore the synergistic mechanism of material's strength and plasticity, thermal stability and electrical conductivity by low-temperature ECAP and heat treatment. Clear the regulation mechanism of strengthening and toughening. The solution of these problems is of great significance for regulating the dislocation configuration, twinning and grain boundary evolution, grain boundary design and interface stability of FCC metals during low temperature cyclic loading and heat treatment.
定向凝固纯铜由于消除了横向晶界,具有比多晶铜更加优异的导电性能,但是较低的强度严重限制了它在重要领域的应用。等通道角挤压能够促使中低层错能的单晶组织发生连续定向孪生,针对这一现象,本申请在对ECAP关键技术的研究基础上,对液氮冷却ECAP定向凝固Cu-Cr/Zr合金进行研究。采用XRD、TEM、EBSD和DSC等技术,通过固溶、形变和沉淀强化联合调控,探索连续柱状晶Cu-Cr/Zr合金在超低温ECAP中的定向孪生效应及析出相的演变规律,明确变形及热处理过程中材料组织的演变并考察其热稳定性,分析变形几何物理参数与极限晶粒尺寸的关联效应,建立微观组织转变的理论模型,探明低温ECAP及热处理与材料强塑性、热稳定性和导电性能的协同作用机制,明确材料的强韧化调控机制。这些问题的解决为揭示FCC金属在低温循环加载和热处理过程中的位错组态、孪晶和晶界的演变、晶界设计和界面稳定性的利用与调控具有重要意义

结项摘要

定向凝固纯铜较低的强度严重限制了该材料在重要领域的应用。等通道角挤压能够促使中低层错能的单晶组织发生连续定向孪生,针对这一现象,本项目对液氮冷却超低温ECAP多种成分Cu-Cr/Zr典型合金的强韧化调控机制进行系统深入的研究。采用XRD、TEM、EBSD和DSC等技术,通过固溶、ECAP+轧制和沉淀强化联合调控,分析不同成分和组织的Cu-Cr/Zr合金在超低温ECAP定向加载过程中的组织演变、特征织构转变规律及析出相的分布及其对力学性能的影响,以及变形及热处理过程中材料组织的演变并考察材料热稳定性,分析变形几何物理参数与形变组织极限晶粒尺寸的关联效应,建立微观组织转变的物理模型,明确超低温ECAP及热处理与材料强塑性、热稳定性和导电性能的影响规律并揭示材料的强韧化调控机制。. 结果表明,不同成分及初始组织的铜及铜合金在超低温ECAP后其力学性能大幅度提升,导电性能均维持在较高水平。超低温ECAP后,单晶铜组织中形成密集分布的平行剪切带使定向孪生应力不断降低,多路径变形后其导电率保持在98%IACS以上。变形几何物理条件和应变状态严重影响ECAP过程中材料组织的剪切模式,并且从根本上影响变形后的极限晶粒尺寸及其分布,从而对材料性能产生直接影响。超低温ECAP能够加剧Cu-Cr/Zr合金的晶粒细化,出现低温退火强化;不同初始组织的纯铜及Cu-Cr/Zr合金在ECAP中低应变量下,轴向剪切主导材料的应变方式,材料组织主要沿ECAP通道发生轴向滑移,位错滑移占主导地位,在ECAP无转向(A路径)变形中主要形成亚微米纤维结构;随着屈服强度的提高,剪切模式向通道交截面方向发生转变,孪晶分割逐渐成为主导细化方式,促使材料组织形成纳米结构。超低温ECAP不仅能够大幅度降低材料组织的温升效应,弱化再结晶,而且能够促进形变孪生,加剧材料晶粒的细化过程,使变形后的极限晶粒尺寸达到纳米级,从而为大尺寸纳米结构金属的连续制备提供了良好的基础。优化时效参数能够促使材料力学性能和导电性能的良好匹配。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Microstructure and Properties of Bulk Ultrafine-Grained Cu1.5Cr0.1Si Alloy through ECAP by Route C and Aging Treatment
C路线及时效处理ECAP大块超细晶Cu1.5Cr0.1Si合金的组织与性能
  • DOI:
    10.3390/cryst10030207
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Crystals
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Guo Tingbiao;Xiaoyang Tai;Wei Shiru;Junjie Wang;Jia Zhi;Ding Yutian
  • 通讯作者:
    Ding Yutian
Texture evolution and strengthening mechanism of single crystal copper during ECAP[J]. Materials Science and Engineering A, 2019,759:97-104.
单晶铜ECAP过程织构演化及强化机制[J].
  • DOI:
    759:97-104.
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tingbiao Guo;Shiru Wei;Chen Wang;Qi Li;Zhi Jia
  • 通讯作者:
    Zhi Jia
Micro/nanostructure high strength and high conductivity CuCrZr alloy prepared through equal channel angle pressing and aging treatment
等通道角压制时效处理制备微纳结构高强高导CuCrZr合金
  • DOI:
    10.1016/j.mtcomm.2022.104381
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Materials today communications
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Tingbiao Guo;Yang Gao;Xiaoyang Tai;Junjie Wang;Rui Feng;Danchen Qian;Yutian Ding;Zhi Jia
  • 通讯作者:
    Zhi Jia
Microstructure Evolution and Strengthening Mechanism of Cu0.8Cr0.6Zr Alloy during Equal Channel Angular Pressing and Aging Treatment
Cu0.8Cr0.6Zr合金等通道角挤压时效处理组织演变及强化机制
  • DOI:
    10.1007/s11665-022-07321-2
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Materials Engineering and Performance
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Tingbiao Guo;Yang Gao;Xiaoyang Tai;Junjie Wang;Yutian Ding
  • 通讯作者:
    Yutian Ding
Fabricate of High-Strength and High-Conductivity Cu–Cr–Si Alloys through ECAP-Bc and Aging Heat Treatment
ECAP-Bc和时效热处理制备高强高导铜铬硅合金
  • DOI:
    10.3390/ma13071603
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    materials
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Tingbiao Guo;Junjie Wang;Yibo Wu;Xiaoyang Tai;Zhi Jia;Yutian Ding
  • 通讯作者:
    Yutian Ding

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其他文献

GH3625合金中析出相的热力学计算
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    刘德学
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    --
  • 发表时间:
    2016
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    兰州理工大学学报
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    --
  • 作者:
    郭廷彪;张静;丁雨田
  • 通讯作者:
    丁雨田

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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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