具有特宽凝固温度范围合金的深过冷与快速枝晶生长研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51371150
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0102.金属材料制备与加工
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Those metallic alloys with broad solidification temperature ranges have been discarded by industry under conventional casting conditions. This is because the mushy zone results in not only the fluidity reduction of liquid alloys but also the formation of such casting defects as microporosity and hot tearing. Fortunately, both theoretial predictions and preliminary experiments have shown that the extraordinary solidification techniques characterized by high undercoolings may open a new approach for the research and development of this special category of alloys. The present proposal has chosen two binary and two ternary alloys with especially broad solidification temperature ranges as its research objectives. Their undercooled and even hypercooled states are to be realized by containerless processing with electromagnetic levitation and drop tube techniques. Under such an extremely nonequilibrium condition, a systematic study is accomplished on the rapid dendritic growth mechanism as controlled by solute diffusion. Experimental explorations are also performed to reveal the formation kinetics of segregationless dendritic microstructures. Meanwhile, the specific heat and surface tension of undercooled liquid alloys are measured by electromagnetic levitation method to obtain the indispensible thermophysical parameters for computional investigations. The nucleation mechanism is simulated by molecular dynamics method, whereas phase field theory is applied to reveal the formation and suppression dynamics of mushy zone. On the basis of fundamental research, the final attempt is directed toward the development of a new category of alloys possessing advanced structures and properties resulting from the rapid solidification within particularly broad freezing temperature ranges.
在常规凝固条件下,由于液、固二相共存的糊状区导致合金熔体流动性下降并且造成缩松和热裂等铸造缺陷,工业界一直摈弃具有宽广凝固温度范围的金属材料。理论预测和初步验证表明,以深过冷为主要特征的超常凝固技术可为研究和发展这类特殊合金材料另辟蹊径。本项目选取具有特宽凝固温度范围的二元和三元合金作为研究对象,采用电磁悬浮和自由落体二种无容器凝固技术实现其深过冷乃至超过冷。在极端非平衡条件下,系统研究溶质扩散控制下快速枝晶生长机制,探索无偏析凝固组织的形成动力学规律。实验测定深过冷合金熔体的比热和表面张力等热物理性质原始数据,据此对超常条件下晶体形核过程进行分子动力学计算研究,并采用相场理论方法模拟研究糊状区的形成和抑制动态过程。根据基础理论研究结果,努力发展一类具有优良组织和性能的特宽凝固温度范围合金材料。

结项摘要

本项目采用熔体浸浮、自由落体、电磁悬浮和静电悬浮方法二元特宽结晶温度间隔Ag-Bi、Co-Sn/Sb、Cu-Sn、Ti-Fe/Ni、Al-Ni等合金的深过冷快速凝固,并通过第一性原理和分子动力学方法计算了Ni-Sn合金金属间化合物的能量-体积,声子谱、焓和比热等热物理性质,同时结合自由落体和相场模拟方法探索了难混熔合金的相分离过程分析,主要进行了四个方面的研究工作:一是系统分析了二元特宽结晶温度间隔合金的组织演化规律及枝晶生长动力学机制,研究了合金的应用性能与过冷度和枝晶生长速率之间的内禀关系;二是计算了Ni-Sn合金金属间化合物的密度,声子谱、焓和比热等热物理性质;三是探索了二元难混熔合金在凝固过程中形成壳核结构层数与相分离时间和冷却速率的关联性;四是分析了表面偏析势和Marangoni迁移速率对相分离过程的影响特征。发表SCI收录论文29篇,培养博士生3人,硕士生3人。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Specific heat capacity and dendritic growth kinetics of liquid peritectic Fe-Cu alloys
液态包晶 Fe-Cu 合金的比热容和枝晶生长动力学
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2016.06.059
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chemical Physics Letters
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Xia Z. C.;Wang W. L.;Luo S. B.;Wei B.
  • 通讯作者:
    Wei B.
三元等原子比Fe_(33.3)Cu_(33.3)Sn_(33.3)合金的快速凝固机理与室温组织磁性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏瑱超;王伟丽;罗盛宝;魏炳波
  • 通讯作者:
    魏炳波
Solidification pathways of ternary Cu62.5Fe27.5Sn10 alloy modulated through liquid undercooling and containerless processing
液体过冷和无容器加工调制三元Cu62.5Fe27.5Sn10合金的凝固路径
  • DOI:
    10.1007/s00339-016-0505-x
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Xia Z. C.;Wang W. L.;Wu Y. H.;Luo S. B.;Wei B.
  • 通讯作者:
    Wei B.
深过冷三元Fe_(35)Cu_(35)Si_(30)合金的液相分离与枝晶生长特征(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    罗盛宝;王伟丽;夏瑱超;魏炳波
  • 通讯作者:
    魏炳波
Homogeneous granular microstructures developed by phase separation and rapid solidification of liquid Fe-Sn immiscible alloy
液态Fe-Sn难混溶合金相分离和快速凝固形成的均匀颗粒微观结构
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.09.140
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    W.L. Wang Y.H. Wu L.H. Li N. Yan B. Wei
  • 通讯作者:
    W.L. Wang Y.H. Wu L.H. Li N. Yan B. Wei

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其他文献

三元Fe62.5Cu27.5Sn10 合金的快速凝固组织演变机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏瑱超;王伟丽;翟 薇;李志强;魏炳波
  • 通讯作者:
    魏炳波
span style=font-family:宋体;font-size:12pt;span急冷条件下/span/spanspanspan style=font-family:#39;Times New Roman#39;,#39;serif#39;;font-size:12pt;NiAl-Mo/span
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边文花;代富平;王伟丽;赵宇龙
  • 通讯作者:
    赵宇龙
内皮和造血系统特异性敲除Rictor基因对胎肝造血的影响
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    喻德跃
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    边文花;代富平;王伟丽;赵宇龙
  • 通讯作者:
    赵宇龙

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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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