钛合金深海勘探钻具纳米晶/孪晶强化技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41902319
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    佘丁顺
  • 依托单位：
    中国地质大学（北京）
  • 学科分类：
    D0218.勘探技术与地质钻探
  • 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

Developing titanium drilling tools applied to deep-sea exploration is one of gordian techniques to realize the national strategy "Three Depths and One Soil" and "South sea exploration" national projects. During deep-sea exploration, tidal waves, ocean current and seawater immersion astrict the operating efficiency, service life and stability of drilling tools. Accordingly, it is urgent and significant to find a surface strengthening technology for enhancing the performances of titanium drilling tools applied to deep-sea exploration. In this proposal, selective laser surface strengthening via twin structure and ultrasonic surface strengthening via nano-crystal structure are adopted to enhance the mechanical and anti-corrosion performanaces of titanium drilling tools. Evaluation scheme of the performances of drilling tools in laboratory under simulated deep-sea exploration working conditions will be proposed. Effects of surface strengthening process parameters on the structure and performance of drilling tools are planned to be systematically investigated. The relationships among treatment process, microstructure, performances and failure mechanism of drilling tools will be detailedly revealed. Finally, the optimized surface strengthening process parameters will be obtained. The results of proposed research project can provide technical support and theoretical guidance for the optimization design titanium deep-sea exploration drilling tools.
开发钛合金深海钻具是实现“三深一土”国家战略和“南海钻探”等国家重大工程的关键技术之一。在深海勘探过程中，风浪、潮汐、洋流冲击和海水浸泡等问题严重影响钻探的施工效率和钻具的使用寿命及稳定性。因此，开发适用于深海勘探的钛合金钻具表面强化技术意义重大。本课题拟采用选择性激光表面孪晶强化与超声表面纳米晶强化复合技术提升钛合金钻具的力学性能和耐腐蚀性能，提出实验室模拟深海钻探工况条件下钻具力学性能和耐腐蚀性能的评价方案，深入研究纳米晶/孪晶复合表面强化工艺参数对钻具组织结构和性能的影响，揭示钛合金深海钻具“处理工艺-组织结构-机械性能和耐腐蚀性能-失效机制”之间的内在关系，最终优化纳米晶/孪晶复合强化工艺参数，揭示钛合金钻具纳米晶/孪晶强化机理和钛合金深海钻具的防护机制。项目成果可为钛合金深海钻具的优化设计及其加工技术提供理论指导和技术支撑。

结项摘要

钛合金深海钻具先进制造技术是保障国家“三深一土” 国家战略顺利实施的关键技术之一。在风浪、潮汐、洋流冲击和海水浸泡等特殊工况下，钻具易发生磨损、疲劳与腐蚀失效，进而严重影响深海钻探的钻进效率与极限。.本项目创新实验室模拟深海钻探工况条件下钻具力学性能和耐腐蚀性能的评价方案。提出选择性激光热处理技术（LHT）和超声表面纳米晶强化技术（USRP）复合表面强化技术，优化纳米晶/孪晶复合强化工艺参数。揭示钛合金深海钻具“处理工艺-组织结构-机械性能和耐腐蚀性能-失效机制”之间的内在关系，探究海洋钻具非晶防腐、耐磨和纳米晶/孪晶增强结构功能一体化涂层的防腐耐磨机理。.在钛合金钻具表面制备厚度约200 μm的非晶/纳米晶/孪晶增强、减摩抗磨、耐腐蚀结构功能一体化涂层，使钻具疲劳强度提升10%，抗拉强度提升12%，海洋钻具的腐蚀电位提升至-0.532 V（提高1倍），腐蚀电流密度由17.6降低至4.72 μA/cm²，在海水（PH=8.0~8.5）中的耐腐蚀寿命提升2倍。.项目相关研究成果发表SCI收录论文7篇，申请国家发明专利6项（已授权1项），实用新型4项（均已授权），获高等学校科学研究优秀成果技术发明二等奖（R3）、国土资源科技技术奖（R2）和中国机械工业科学技术奖（R2）等科技奖励，研究成果应用于成功应用于钻杆、丝扣和轴承等海洋钻具关键部件，取得了较好的经济和社会效益，为钛合金深海钻具的优化设计及其加工技术研究奠定实验和理论基础。此外，基于本项目资助，项目主持人参与制修订团体标准2项，晋升高级职称，完成博士后出站，培养在读博士生研究生1人，毕业硕士生7人。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（10）
Influence of Cu-coated diamond addition on the microstructure and mechanical properties of WC-based cemented carbides
Cu涂层金刚石添加量对WC基硬质合金显微组织和力学性能的影响
  • DOI：
    10.1111/ijac.13843
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    International Journal of Applied Ceramic Technology
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Xiaoyong Ren;Dingshun She;Chengbiao Wang;Zhijian Peng
  • 通讯作者：
    Zhijian Peng
Fabrication of diamond enhanced WC-Ni composites by spark plasma sintering
放电等离子烧结制备金刚石增强WC-Ni复合材料
  • DOI：
    10.1103/physrevc.94.055502
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    International Journal of Refractory Metals and Hard Materials
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Xiaoyong Ren;Dingshun She;Zhijian Peng
  • 通讯作者：
    Zhijian Peng
Effects of Titanium-Implanted Dose on the Tribological Properties of 316L Stainless Steel
植钛剂量对316L不锈钢摩擦学性能的影响
  • DOI：
    10.3390/ma14061482
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Materials
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Wei Wang;Zhiqiang Fu;Lina Zhu;Wen Yue;Jiajie Kang;Dingshun She;Xiaoyong Ren;Chengbiao Wang
  • 通讯作者：
    Chengbiao Wang
Friction-reduction and anti-wear properties of polyalphaolefin oil with Mo-DTC additive enhanced by nano-carbon materials
纳米碳材料增强Mo-DTC添加剂聚α烯烃油的减摩抗磨性能
  • DOI：
    10.1007/s13204-020-01458-z
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Nanoscience
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Dingshun She;Peixuan Gong;Yanyan Wang;Jiajie Kang;Lina Zhu;Guozheng Ma;Li Zhong;Haipeng Huang;Haidou Wang;Wen Yue
  • 通讯作者：
    Wen Yue
Abrasive Wear Resistance of Plasma-Nitrided Ti Enhanced by Ultrasonic Surface Rolling Processing Pre-Treatment
超声波表面滚压预处理增强等离子渗氮钛的耐磨粒磨损性能
  • DOI：
    10.3390/ma12193260
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Materials
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Dingshun She;Shihao Liu;Jiajie Kang;Wen Yue;Lina Zhu;Chengbiao Wang;Haidou Wang;Guozheng Ma;Li Zhong
  • 通讯作者：
    Li Zhong

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其他文献

HVOF喷涂WC系金属陶瓷涂层腐蚀磨损行为研究现状
  • DOI：
    10.13251/j.issn.0254-6051.2019.07.045
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    金属热处理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周永宽;康嘉杰;岳文;付志强;朱丽娜;佘丁顺;王成彪
  • 通讯作者：
    王成彪
SiO_2、Al_2O_3、ZrO_2对磨副材料对离子渗氮工业纯钛TA2磨损性能的影响
  • DOI：
    10.1177/23996544211042380
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    材料热处理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    侯斌斌;岳文;杜迎军;佘丁顺;杨兴宽;刘家浚
  • 通讯作者：
    刘家浚
ZDDP 润滑下表面纳米化316L 不锈钢的摩擦学性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    石油学报（石油加工）
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王艳艳;岳文;佘丁顺;付志强;黄海鹏;刘家浚
  • 通讯作者：
    刘家浚
金属掺杂DLC薄膜与润滑油添加剂协同作用的研究现状
  • DOI：
    10.11896/cldb.18110003
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘康;康嘉杰;岳文;付志强;朱丽娜;佘丁顺
  • 通讯作者：
    佘丁顺
纳秒激光制备Fe基非晶合金涂层表面织构的疏水性研究
  • DOI：
    10.11896/cldb.21120134
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许骏杰;康嘉杰;岳文;周永宽;朱丽娜;付志强;佘丁顺
  • 通讯作者：
    佘丁顺

其他文献

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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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