铌微合金化钢中铌的晶界偏聚行为及其微观机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51601135
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    魏然
  • 依托单位：
    武汉科技大学
  • 学科分类：
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Niobium atom has a strong grain boundary segregation tendency in steel which plays an important role in controlling phase transformation, microstructure and mechanical properties. Its segregation behavior and mechanism research is scarce and seriously limits the development of its grain boundary engineering. This proposal intends to reveal the grain boundary segregation behavior of niobium in steel and its mechanism systematically. Fe-Nb binary alloy and Fe-C-Nb ternary alloy are chosen to explore intrinsic segregation behavior of Nb in iron matrix and the interaction of Nb and C atoms influence on niobium segregation, respectively. The grain boundary segregation behavior will be measured after a series thermal history of isothermal quenching or continuous cooling under nearly niobium dissolved condition. Kinetics and mechanism of grain boundary segregation of Nb will be investigated by using the experimental measurement results and segregation theory. Furthermore, it will also use the first principles calculation to study the thermodynamic micromechanism of grain boundary segregation of Nb. The research results can not only enrich and improve the grain boundary segregation theory, but also provide guidance in grain boundary engineering for utilizing Nb in controlling phase transformation, grain boundary strengthening and improving the corrosion resistance, etc. This proposal exhibits important scientific significance and application value.
铌微合金化钢是先进钢铁材料研发的重要方向，铌原子的强晶界偏聚倾向对相变及组织性能控制有重要作用。但关于钢中铌的偏聚行为、偏聚机制及微观机理的系统研究相对匮乏，制约其晶界工程的发展。针对此问题本课题拟采用Fe-Nb二元合金、Fe-C-Nb三元合金作为试验材料，通过对等温冷淬和连续冷却等一系列铌基本溶解的热历史条件下晶界偏聚行为的测定，探索Nb、C原子交互作用对铌晶界偏聚的影响，建立铌晶界偏聚的动力学模型，预测并验证其偏聚机制及条件；并利用第一性原理研究铌晶界偏聚的热力学微观机理。最终综合实验测量和理论研究从热力学、动力学以及微观机理的角度揭示其偏聚机制。进一步丰富和完善晶界偏聚理论，为利用铌在相变与组织控制、晶界强化、提高耐蚀性等方面提供科学依据，具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

铌微合金化钢是先进钢铁材料研发的重要方向，铌原子的强晶界偏聚倾向对相变及组织性能控制有重要作用。但关于钢中铌的偏聚行为、偏聚机制及微观机理的系统研究相对匮乏，制约其晶界工程的发展。针对此问题本课题采用电子探针微区分析-波谱仪（EPMA-WDS）测定了等温冷淬热历史条件下超低碳铌钢Nb、C的晶界偏聚行为，采用APT测定了连续冷却条件下超低碳铌钢Nb、C的晶界偏聚行为, 根据晶界偏聚动力学理论建立了铌晶界偏聚的动力学模型；利用第一性原理研究了铌晶界偏聚的热力学微观机理。研究发现：连续冷却样品中，铁素体/马-奥组织相界、原奥氏体晶界、铁素体晶界，这三种不同晶界Nb的富集浓度依次递减，根据测量数据获得了950℃原奥氏体晶界铌的晶界偏聚能为22.91 kJ/mol。等温实验中，从室温直接升至高温（如1200℃），在原奥氏体晶界处未观察到明显偏聚，晶界浓度与晶内差别不大；在奥氏体相区内快速降温（如1200℃-1000℃）后等温，由于过饱和空位的存在，Nb元素在晶界快速偏聚，测定的其偏聚动力学曲线基本符合非平衡晶界偏聚理论；同时，通过第一性原理计算的奥氏体相中最近邻Nb-空位复合体结合能比经典方法计算结果略小，但仍处于0.15~0.60eV范围内，作为置换型原子易于形成非平衡晶界偏聚。该研究进一步丰富和完善了晶界偏聚理论，为利用铌在相变与组织控制、晶界强化、提高耐蚀性等方面提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量（2）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Continuous cooling transformation behavior and impact toughness in heat-affected zone of Nb-containing fire-resistant steel
含铌耐火钢热影响区连续冷却转变行为及冲击韧性
  • DOI：
    10.1007/s12540-017-6776-8
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Metals and Materials International
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Wang Hong Hong;Qin Zhan Peng;Wan Xiang Liang;Wei Ran;Wu Kai Ming;Misra Devesh
  • 通讯作者：
    Misra Devesh
Characterization of Nb Interface Segregation During Welding Thermal Cycle in Microalloyed Steel by Atom Probe Tomography
原子探针断层扫描表征微合金钢焊接热循环过程中 Nb 界面偏析
  • DOI：
    10.1007/s11661-018-4940-5
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    H. H. Wang;J. Wang;Z. Tong;P. D. Hodgson;X. L. Wan;K. M. Wu;R. Wei;I. Timokhina
  • 通讯作者：
    I. Timokhina

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其他文献

深静脉血栓形成患者外周血miR-374a-5p、IL-10水平变化及其调控关系
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    刘婧;张云虹;赵霖;朱肖肖;张振;魏然;郭强;尹训强;周宪宾;王彬;李霞
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    环境科学研究
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  • 作者：
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    魏然
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  • 通讯作者：
    李霞
扬州市不同功能区表层土壤中多环芳烃的含量、来源及其生态风险
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  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚成;倪进治;刘瑞;杨柳明;陈卫锋;魏然
  • 通讯作者：
    魏然

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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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