高强高导Cu-Nb合金双纳米结构的形成机制及其与性能的关系

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51401197
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    雷若姗
  • 依托单位：
    中国计量大学
  • 学科分类：
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The copper alloys with super-high strength, high electrical conductivity and high thermal stability are widely used to manufacture the conductor wires for pulsed high-field magnets. We have successfully developed a bi-nanostructured Cu-Nb alloys with super-high strength, high electrical conductivity and high resistance to softening at elevated temperature. However, the distribution characteristics of Nb solute atoms, the precipitation behavior during vacuum-hot pressing and heat treatments, and both of their effects on the microstructure evolution and the properties have not been systematically investigated yet. Three dimensional atom probe (3DAP) and high resolution electron microscopy will be used to investigate the distribution characteristics of the solute atoms and the interactions among solute atoms, grain boundary and dislocations in the alloy, and to reveal its effects on the structure evolution of the alloy. In order to discover the mechanism of excellent properties of Cu-Nb alloys, the precipitation behavior, the characteristic of the precipitates, and the interactions among the precipitates, grain boundaries and dislocations will be studied. A relative theory will be established to develop the novel bi-nanostructured copper alloys with ultra high strength, high conductivity and high thermal stability.
超高强、高导电和耐高温的导电材料是生命科学、医学、轨道交通、热核聚变等领域用强磁场装置等的关键材料之一。前期预研中我们通过机械合金化粉末真空热压烧结成形法成功研制了一种超高强、高导电和耐高温Cu-Nb双纳米结构合金，但目前国内外对该合金的纳米结构特征及其形成机制，以及它们与合金综合性能间关系的认识还很模糊。本项目拟采用三维原子探针和高分辨电子显微镜等手段，从原子层面上研究不同状态Cu-Nb合金中溶质原子在纳米空间中的分布规律及溶质原子与晶界、位错等缺陷间的相互作用，揭示溶质原子对合金纳米结构演变的影响规律；从单胞尺度和析出热动力学角度分析合金的析出相变行为和析出相特征（包括析出相大小、密度、分布、晶体结构和位向关系等）及其与晶界和位错间的相互作用，探明该合金产生超级性能（如超高强、高导电和耐高温等）的机理。该研究将为开发新型超高强、高导电、耐高温复合纳米结构铜合金奠定基础。

结项摘要

Cu-Nb双纳米结构合金因具有高强、高导和耐高温的综合性能而备受关注，但人们对该合金双纳米结构的形成机制及其与合金综合性能之间的关系认识不足，这限制了其进一步的推广应用。针对上述问题，本项目在优化Cu-Nb合金制备工艺的基础上，系统研究了不同浓度Cu-Nb合金在不同工艺条件下组织结构演变、溶质分布状态、溶质析出序列、性能变化规律以及热稳定性机理等内容。主要结果如下： (1)在热处理过程中，当温度高于600℃后，球磨态Cu-Nb过饱和纳米晶发生明显的第二相析出和晶粒长大；同时，Nb含量的增加可显著提高Cu相纳米晶的热稳定性。(2)通过结合实验结果与Saber纳米晶热力学稳定性理论模型证实了Nb溶质原子偏聚于Cu纳米晶晶界后，能有效降低晶界能，抑制Cu晶粒的长大。此外，Nb在Cu基体中扩散主要包括体扩散和晶界扩散两种方式。(3) 不同浓度Cu-Nb过饱和固溶体在退火过程中的相分解规律不同，Nb析出序列可概况为：①低浓度合金：过饱和固溶体→Nb原子团簇+G.P区→G.P区+Nb2O5相→Nb2O5相；②高浓度合金：过饱和固溶体→Nb晶界偏聚区+Nb原子团簇+G.P区→Nb晶界偏聚区+ Fe7Nb6相+NbO相+fcc-Nb相→bcc-Nb相+ Fe7Nb6相+NbO相。(4)当温度低于600℃时，Nb溶质原子晶界偏聚可有效阻碍Cu晶粒生长，合金热稳定性主要依靠热力学机制；当温度超过600℃以后，由于溶质Nb原子的沉淀和反应析出，Nb、Nb2O5、NbO、Fe7Nb6等纳米颗粒对晶界的钉扎作用能有效抑制晶粒长大，动力学机制占主导。(5)低浓度Cu-Nb合金(Cu-1.5wt%Nb)经热压成形后，形成了纳米颗粒弥散分布在亚微米级Cu基体中的微观结构；而浓度较高Cu-6wt%Nb和Cu-10wt%Nb合金形成了纳米颗粒弥散分布在Cu纳米晶中的双纳米结构。细晶强化和弥散强化是Cu-Nb 合金的主要强化机制，其电导率的主要影响因素是纳米晶Cu晶界和弥散粒子对电子的散射作用。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（1）
低温燃烧法合成稀土掺杂纳米材料的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国稀土学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈广润;雷若姗
  • 通讯作者：
    雷若姗
Effect of temperature on the electrical property of epoxy composites with carbon nanotube
温度对环氧碳纳米管复合材料电性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.compscitech.2017.06.012
  • 发表时间：
    2017-09-08
  • 期刊：
    COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    9.1
  • 作者：
    Gong, Shen;Wang, Yang;Zhu, Zheng H.
  • 通讯作者：
    Zhu, Zheng H.
Microstructure, Hardness Evolution, and Thermal Stability Mechanism of Mechanical Alloyed Cu-Nb Alloy during Heat Treatment
机械合金化Cu-Nb合金热处理过程中的显微组织、硬度演变及热稳定性机制
  • DOI：
    10.3390/met6090194
  • 发表时间：
    2016-08
  • 期刊：
    Metals
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Ruoshan Lei;Mingpu Wang;Shiqing Xu;Huanping Wang
  • 通讯作者：
    Huanping Wang
Effect of Milling Tools on the Microstructure and Property of Cu-Based Composites Prepared by Mechanical Alloying
铣削刀具对机械合金化铜基复合材料组织与性能的影响
  • DOI：
    10.1007/s40195-017-0582-7
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Ruoshan Lei;Mingpu Wang
  • 通讯作者：
    Mingpu Wang
大塑性变形工艺制备纳米晶过饱和固溶体的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    雷若姗;陈广润;徐时清;王焕平;汪明朴
  • 通讯作者：
    汪明朴

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g-C3N4包覆稀土掺杂负热膨胀材料的上转换发光与温度传感特性研究
  • 批准号：
    62375250
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  • 项目类别：
    面上项目

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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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