面向高温、高压、高应变速率极端条件钨/钢梯度界面设计及界面孪晶变形机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51801236
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Tungsten/steel composite material is one of the most promising structural materials for applications in extreme conditions such as high temperature, high pressure, and high strain rate. Unfortunately, the design of tungsten/steel composite structure, at current stage, is mainly based on quasi-static physical properties, without consideration of the special requirement of extreme conditions. In view of this issue, we target on the rational design of tungsten/steel graded interface by combining the quasi-static physical properties and dynamic properties at extreme conditions, specifically, the newly observed twinning deformation at high temperature, high pressure, and high strain rate. In this project, we will first calculate the quasi-static physical properties of tungsten/steel alloys in the whole concentration range using first principles calculation. Then, we will study the twinning behavior on the tungsten/steel interface by means of molecular dynamics simulation and, more importantly, find out the optimum interface structure which can block the movement of twinning under extreme conditions. By integrating the quasi-static physical properties from first principles calculation and the dynamic properties from molecular dynamics simulation, we will perform a combinatorial optimization on the tungsten/steel graded interface properties through a simulated annealing algorithm. The rational design of tungsten/steel graded interface will yield an optimum tungsten/steel graded material with strong interface bond and the resistance of twinning deformation. In addition, our findings not only help us design and utilize tungsten/steel composite material, but also shed lights on the understanding of mechanical behavior of materials under extreme conditions.
钨/钢梯度材料是高温、高压、高应变速率等极端服役环境下极有潜力的结构材料,然而现有梯度界面设计仅考虑了准静态下的材料性能,而没有针对到极端条件这一特定环境。因此,本项目针对高温、高压、高应变速率下材料出现的孪晶变形行为,综合极端条件下动态响应规律和准静态下材料性能进行钨/钢梯度界面设计。我们将通过分子动力学模拟研究界面对孪晶变形的作用机理,找出能够阻碍极端条件下孪晶变形的关键因素,结合准静态下第一性原理梯度层关键性能参数,利用计算机模拟退火算法组合优化梯度界面性能,设计出具有稳定界面结合、能够抵抗孪晶变形的钨/钢梯度界面结构,提升我们对材料在极端条件下响应行为基本科学问题的认识,为新型钨/钢梯度复合材料的研制和推广提供理论指导。

结项摘要

钨/钢复合材料是高温、高压、高应变速率等极端服役环境下极有潜力的新材料。然而钨与钢之间性能差异巨大,导致界面上易存在残余应力和热应力,影响材料的寿命和应用,甚至直接导致构件失效。本项目通过第一性原理计算和分子动力学模拟,结合关键实验验证系统研究了准静态下钨/钢界面结合的关键物理性能,动态加载下复合材料的力学响应行为。在此基础上,综合准静态下材料关键性能与极端条件下界面响应规律,实现钨/钢梯度界面设计。结果表明:1. 短程有序程度和原子排布的中心对称参数是决定钨钢复合材料力学性能的关键因素;2.界面晶体学位向决定了钨/钢界面的稳定性和力学响应行为,部分对称倾斜界面具有比外延界面更好的界面结合;3.界面动态力学行为主要发生在钨侧,钨的变形机制取决于加载方式,并随应变率升高发生转变;4.界面反应受晶体化学对称关系限制,导致贫碳和富碳环境下的反应产物截然不同。项目不仅实现了钨/钢梯度界面的可靠设计,也提升我们对界面在极端条件下响应行为基本科学问题的认识,为新型钨/钢梯度复合材料的研制和推广提供理论指导。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
钨对称倾斜晶界的分子动力学计算模拟
  • DOI:
    10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-36704
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁超平;王文琦;唐赛;刘文胜;马运柱
  • 通讯作者:
    马运柱
Surface characterization of plasma rotating electrode atomized 30CrMnSiNi2A steel powder
等离子旋转电极雾化30CrMnSiNi2A钢粉的表面表征
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2020.147004
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wensheng Liu;Youteng Duan;Yunzhu Ma;Qingshan Cai;Jie Li;Zhongliu Wen
  • 通讯作者:
    Zhongliu Wen
极端应变率下钨孔洞演化及其力学响应的分子动力学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    粉末冶金材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    百晓丹;陈逊;马运柱;刘文胜;梁超平
  • 通讯作者:
    梁超平
Study on Low-Temperature Sintering Behavior of 90W-7Ni-3Fe Alloys: The Influence of Sn Addition
90W-7Ni-3Fe合金低温烧结行为研究:Sn添加的影响
  • DOI:
    10.1007/s11665-020-05055-7
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Materials Engineering and Performance
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Wentan Zhu;Yunzhu Ma;Wensheng Liu;Qingshan Cai;Yufeng Huang;Zhongliu Wen
  • 通讯作者:
    Zhongliu Wen
Short-range ordering governs brittleness and ductility in W-Ta solid solution: Insights from Pugh's shear-to-bulk modulus ratio
短程有序控制 W-Ta 固溶体的脆性和延展性:Pugh 剪切与体积模量比的见解
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2021.114136
  • 发表时间:
    2021-07-17
  • 期刊:
    SCRIPTA MATERIALIA
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Liu, Honggang;Tang, Sai;Liang, Chaoping
  • 通讯作者:
    Liang, Chaoping

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码