超声-压力场耦合作用下半固态铝铜合金中富铁相的形成机理及调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51704084
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Iron is considered to be a very harmful impurity in aluminum alloys, which always accumulates in recycling aluminum alloys. It is critical to control the detriment of the iron-rich intermetallics in order to maintain the high efficiency of utilization of recycled aluminum alloys. In this proposal, the formation and regulatory mechanism in the 2A16 Al-Cu-based alloys are investigated when applying high energy ultrasonic and the pressure fields during the semi-solid solidification, in order to reduce the detrimental effect of iron-rich intermetallics on aluminum alloys. The formation and regulatory mechanism of iron-rich intermetallics in semi-solid Al-Cu alloys under coupling ultrasonic and pressure fields is studied. The research focuses on the effect of physical ultrasonic and pressure fields on the type of iron-rich intermetallics, the formation sequences, the formation reactions and the mechanism of nucleation and its growth in semi-solid Al-Cu-based alloys. The coupling function mechanism of ultrasonic and pressure fields on the formation of iron-rich intermetallics are clarified based on numerical simulations and experimental validations. Furthermore, the quantitative relationship among the semi-solid processing, the iron-rich intermetallics characteristics and the mechanical properties is established. Ultimately, the regulatory mechanism of iron-rich intermetallics in semi-solid Al-Cu alloys under coupling ultrasonic and pressure fields is achieved. This proposal also introduces and promotes the high efficient utilization of resources and green casting. The expansion of solidification theory of special casting in aluminum alloys is listed. The achievement of the project is supportive for the theoretical and technological development of the high performance and low cost semi-solid aluminum alloys.
铁是铝合金中最有害的杂质元素,废铝再生时铁将不断累积,控制富铁相的危害是促进废铝回收和高效利用的关键环节。本项目以高铁含量的2A16铝铜合金为研究对象,将超声和压力场耦合作用于半固态铝熔体,研究超声-压力场耦合作用下半固态铝铜合金中富铁相的形成机理及调控机制,达到降低铝合金中富铁相危害的目的。重点研究超声和压力场耦合作用下铝铜合金半固态凝固过程中富铁相的类型、形成顺序、相变反应、形核与长大机制的演变规律。采用数值模拟和实验验证相结合,分析超声和压力场的交互作用和综合效应机制,明晰超声-压力场作用下富铁相形成的耦合作用机制。建立半固态条件-富铁相特征-力学性能的定量关系,实现超声-压力场耦合作用下富铁相的调控机制。本项目的实施不仅有利于实现资源循环高效利用和绿色铸造,还将丰富铝合金特种铸造凝固理论,同时为开发高性能、低成本的半固态铝合金材料提供理论支撑和技术指导。

结项摘要

杂质铁是铝合金中最有害的杂质元素,废铝再生时铁将不断累积,控制富铁相的危害是促进废铝回收和高效利用的关键环节。本项目以高铁含量2A16铝铜合金为研究对象,基于明晰超声和压力耦合场作用下富铁相的形成机理和调控机制的目标,系统的研究了中和变质元素、单一压力场、超声和压力耦合场作用下半固态铝铜合金中富铁相的形成机理及组织性能演变规律,明晰了超声和压力场耦合作用下铝铜合金半固态凝固过程中富铁相的类型、形成顺序、相变反应、形核与长大机制的演变规律。发现耦合场可以显著的促进富铁相的形核,同时降低合金的扩散系数,从而抑制富铁相的长大,显著地降低富铁相的尺寸,同时促进汉字状富铁相的形成,抑制或减少针状富铁相的形成,减少杂质Fe对合金力学性能的危害。同时采用数值模拟和实验验证的方法,分析了超声和压力场的交互作用和综合效应机制,最终明晰了超声和压力耦合场对富铁相形成的耦合作用机理,发现相比单一超声场,超声和压力耦合场会使空化效应的强度和区域增大,还可以改变熔体内部压力分布从而导致熔体内部形成更强烈的对流。同时耦合场作用下形成的大量晶核促进更多的晶核产生和晶核游离,最终形成细小均匀的凝固组织。超声-压力耦合作用可以消除单一超声作用导致的铸锭内部晶粒细化的差异性,微观组织被改善的均匀程度明显增强。同时基于组织与力学性能定量计算和富铁相断裂机理,总结了富铁相的调控机制。本项目解决了超声和压力场对富铁相形成的演变规律及耦合作用机制、超声和压力场耦合作用下富铁相调控机制等重大科学问题,丰富了铝合金特种铸造凝固理论。本项目的实施有利于实现资源循环高效利用和绿色铸造,可以满足交通、航空航天、军用等领域对低成本、高性能铝合金的重大需求。

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(2)
专利数量(5)
再生铸造Al-Cu合金中富Fe相形态及控制研究现状
  • DOI:
    10.15980/j.tzzz.2018.08.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    特种铸造及有色合金
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林波;许锐;李浩宇;张卫文
  • 通讯作者:
    张卫文
高铁356铝合金半固态等温处理过程中的组织演变
  • DOI:
    10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0037
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林波;李浩宇;许锐;张卫文;肖华强;李少波
  • 通讯作者:
    李少波
Formation of Fe-rich intermetallics in Al-5.0Cu-0.5 Fe alloys with different Mn additions
不同Mn添加量的Al-5.0Cu-0.5 Fe合金中富Fe金属间化合物的形成
  • DOI:
    10.1080/02670836.2018.1460040
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Materials Science and Technology
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Lin Bo;Xu Rui;Li Haoyu;Zhang Weiwen
  • 通讯作者:
    Zhang Weiwen
Effects of thermal exposure on the microstructure and mechanical properties of Al-12Si-4Cu-1Ni-1Mg-2Mn piston alloys
热暴露对Al-12Si-4Cu-1Ni-1Mg-2Mn活塞合金显微组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.1080/13640461.2020.1838077
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    International Journal of Cast Metals Research
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Lin Bo;Xia Songchao;Tang Yue;Zhao Yuliang;Liu Kun;Xiao Huaqiang;Li Shaobo;Zhang Weiwen
  • 通讯作者:
    Zhang Weiwen
施压熔体温度对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.5Fe合金组织和性能的影响
  • DOI:
    10.15980/j.tzzz.2018.07.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    特种铸造及有色合金
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石亚;王智;罗宗强;林波;张卫文
  • 通讯作者:
    张卫文

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其他文献

石马河泄洪与东江水利枢纽调节不同情景下东江水质的模拟与分析
  • DOI:
    10.13471/j.cnki.acta.snus.2016.02.021
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中山大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江涛;钟鸣;邹隆建;黎坤;林波;朱爱萍;刘祖发
  • 通讯作者:
    刘祖发
季节冻土区长期交通荷载下公路路基永久变形特性
  • DOI:
    10.11918/j.issn.0367-6234.2017.03.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张锋;林波;冯德成;凌贤长
  • 通讯作者:
    凌贤长
注采耦合技术提高构造-岩性油藏开发效果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    特种油气藏
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐莎;乐平;柳敏;黄艳梅;林波
  • 通讯作者:
    林波
岷江上游华山松林冬季土壤呼吸对模拟增温的短期响应
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐振锋;刘庆;熊沛;林波
  • 通讯作者:
    林波
基于因子分析的大学生区域性流动影响因素研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    资源开发与市场
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文波;宋琦;李鹏军;林波
  • 通讯作者:
    林波

其他文献

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林波的其他基金

原位反应纳米AlN颗粒增强铝基复合材料凝固行为及强韧化机理
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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