Statistical Analysis and Control of Ultrasonic-based Aluminum Nano-composite Fabrication Processes

超声波铝纳米复合材料制造过程的统计分析与控制

基本信息

  • 批准号:
    0926084
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-01 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).This project focuses on process control and variation reduction issues of the ultrasonic cavitation based nanocomposite fabrication process and targets bringing this process from lab environment to a scale-up industrial environment. The ultrasonic cavitation based dispersion of nanoparticles in aluminum and magnesium alloy melts has been shown to be a very promising process of producing metal matrix nano-composites. The scientific objective is to discover the fundamental processing/microstructure/property relationship in this fabrication process through the integration of statistical methods and physical analysis, and then utilize the relationship for process optimization and control. This research will focus on the specific tasks as follows: (i) Quantitative assessment of the nano-particle dispersion within the microstructure. (ii) In-situ process sensing signal processing and characterization. (iii) In-situ process monitoring and optimization. The knowledge generated in this project will reveal the influence of non-linear effects (cavitation and streaming) on the nanoparticle dispersion, micro/nano-structures, and mechanical properties of aluminum matrix nanocomposites and will enable the production of high performance bulk Al matrix nanocomposites at the scale-up industrial level. The success of the project will catalyze a transition from traditional process control techniques to a generic model-based diagnostic paradigm and contribute to a new scientific base for scale-up nano-manufacturing. Successful implementation of this project will result in providing our nation's manufacturing base with new, more energy-efficient production methods while at the same time enabling new products (e.g., automotive engine block) that themselves are more energy efficient in comparison to products available today. This project can also provide students the unique opportunity to obtain interdisciplinary training in various fields including mechanical engineering, material science, system science, and statistics.
该奖项是根据2009年美国复苏和再投资法案(公法111-5)资助的。该项目侧重于基于超声空化的纳米复合材料制造过程的过程控制和变化减少问题,并将该过程从实验室环境带到规模化的工业环境。基于超声空化的纳米颗粒在铝和镁合金熔体中的分散已被证明是一种非常有前途的制备金属基纳米复合材料的方法。科学的目标是通过统计方法和物理分析的结合,发现基本的工艺/微观结构/性能在这个制造过程中的关系,然后利用工艺优化和控制的关系。本研究的具体任务如下:(i)定量评估纳米颗粒在微观结构中的分散性。(ii)现场过程传感信号处理和表征。(iii)现场过程监控和优化。该项目中产生的知识将揭示非线性效应(空化和流动)对纳米颗粒分散,微/纳米结构和铝基纳米复合材料的机械性能的影响,并将使高性能块体铝基纳米复合材料的生产能够在工业水平上扩大规模。该项目的成功将促进从传统的过程控制技术过渡到基于通用模型的诊断范式,并为扩大纳米制造提供新的科学基础。该项目的成功实施将为我国的制造基地提供新的、更节能的生产方法,同时使新产品(例如,汽车发动机组),其本身与当今可用的产品相比更节能。该项目还可以为学生提供独特的机会,获得跨学科的培训,包括机械工程,材料科学,系统科学和统计学等各个领域。

项目成果

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    0322147
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    $ 35.21万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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使用统计机器学习技术的电力系统稳定性分析与控制
  • 批准号:
    RGPIN-2016-05734
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    2019
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使用统计机器学习技术的电力系统稳定性分析与控制
  • 批准号:
    RGPIN-2016-05734
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 35.21万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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