微射流冷喷增材制造工艺及其宏/微尺寸特性演化机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51505457
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Based on the thermal processing of melting-solidification, traditional Additive Manufacturing (AM) for metals suffers from serious deficiency in material properties, such as poor densification, high residual stress and low fatigue strengthen, which limits its application in the aerospace industry. As a typical cold processing, Cold Spraying (CS) preparing highly density coatings by high-speed powder jet without phase changes could be a solution to overcome the difficulties faced by thermal-based processes. However, the poor dimensional precision induced by the low resolution of the jet and the ineffective control of the deposition processing hinders the development of CS to be a manufacturing technology. To promote the development of shape-and-performance-controlling manufacturing technologies, a new process named Micro-jet Cold Spraying Additive Manufacturing (MCSAM) is proposed, and the systematic investigation is conducted as follows. A macro-structure-and-micro-jet trans-scale jetting mechanism is developed and a new nozzle based on Aerodynamic Focusing is designed to generate micro-size jets. The jetting-deposition integral numerical model is developed to study the evolution mechanism of macro/micro dimensional properties in MCSAM. Based on the process-precision mapping, control strategies of precision are explored for the manufacturing of typical macro/micro-scale structures. With the help of the investigation, the evolution mechanism of dimensional properties during material accumulation could be unveiled. Meanwhile, as an effort to solve precision problems of CS, the investigation is also expected to promote the development of an advanced technology to manufacture key parts in the aerospace industry.
传统金属增材制造工艺基于熔融-凝固的“热加工”原理,广泛存在致密性低、残余应力大、疲劳强度低等材料性能问题,在航空航天等高端领域的应用存在瓶颈。冷喷涂为典型“冷加工”技术,利用高速射流形成致密涂层,无需材料相变,可克服传统热基工艺的不足。然而,冷喷涂却因射流分辨率低和沉积过程控制不严等导致加工精度较低,向制造技术的发展存在困难。鉴于此,为发展高精度高性能增材制造技术,本申请提出微射流冷喷增材制造新工艺原理,探索宏观结构-微观射流的跨尺度射流产生新机制,设计微米级高速射流的多级气动汇聚喷嘴;建立喷射-沉积整体工艺仿真模型,研究冷喷增材工艺宏/微尺寸特性的演化机理;建立工艺参数-加工精度映射关系,探索典型宏/微结构的精度控制策略。本项目有助于增进对材料累加中尺寸特性演化机理的理解,有望解决冷喷工艺加工精度不足的问题,可推动航空航天等领域关键零部件制造技术的发展。

结项摘要

传统金属增材制造工艺基于熔融-凝固的“热加工”原理,广泛存在致密性低、残余应力大、疲劳强度低等材料性能问题,在航空航天等高端领域的应用存在瓶颈。冷喷涂为典型“冷加工”技术,利用高速射流形成致密涂层,无需材料相变,可克服传统热基工艺的不足。然而,冷喷涂却因射流分辨率低和沉积过程控制不严等导致加工精度较低,向制造技术的发展存在困难。鉴于此,为发展高精度高性能增材制造技术,需探索宏观结构-微观射流的跨尺度射流产生新机制,建立喷射-沉积整体工艺仿真模型和工艺参数-加工精度映射关系,研究冷喷增材工艺宏/微尺寸特性的演化机理。.项目在如下三个方面取得了创新性成果:1)提出多级汇聚-分流挡板的汇聚喷嘴结构方案,优化分析不同喷嘴参数对射流特性的影响规律,使得高速金属射流的最小分辨率达到200μm;2)建立了基于规则的冷喷全工艺模型,建立了工艺参数与沉积尺寸特性的映射关系,研究了扫描重叠率、入射粉末分布等对沉积尺寸特性的影响规律;3)提出了基于冷喷工艺的冷-热复合金属3D打印工艺,提高了现有金属3D打印的材料的致密度。经过三年的研究,项目取得了成果,培养博士研究生1名,硕士研究生1名,发表期刊研究论文5篇,参加国际会议1人次,申请发明专利4项(其中授权1项)。.本项目有助于增进对材料累加中尺寸特性演化机理的理解,有望解决冷喷工艺加工精度不足的问题,可推动航空航天等领域关键零部件制造技术的发展。

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(4)
Integrative square-grid triboelectric nanogenerator as a vibrational energy harvester and impulsive force sensor
集成方栅摩擦纳米发电机作为振动能量收集器和脉冲力传感器
  • DOI:
    10.1007/s12274-017-1824-8
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    NANO RESEARCH
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    He, Chuan;Zhu, Weijun;Wang, Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang, Zhong Lin
Flexible all-plastic aircraft models built by additive manufacturing for transonic wind tunnel tests
用于跨音速风洞测试的增材制造柔性全塑料飞机模型
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2018.10.024
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhu Weijun;Zhang Xiaoyu;Li Dichen
  • 通讯作者:
    Li Dichen
Smart Floor with Integrated Triboelectric Nanogenerator As Energy Harvester and Motion Sensor
具有集成摩擦纳米发电机作为能量采集器和运动传感器的智能地板
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b08526
  • 发表时间:
    2017-08-09
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    He, Chuan;Zhu, Weijun;Wang, Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang, Zhong Lin
Integral numerical modeling of the deposition profile of a cold spraying process as an additive manufacturing technology
作为增材制造技术的冷喷涂工艺沉积轮廓的整体数值模拟
  • DOI:
    10.1007/s40964-018-0071-1
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Progress in Additive Manufacturing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhu Weijun;Zhang Xiaoyu;Zhang Minjuan;Tian Xiaoyong;Li Dichen
  • 通讯作者:
    Li Dichen
可拉伸柔性电路的原位封装3D打印工艺
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱伟军;陈言坤;张志坤;田小永;李涤尘
  • 通讯作者:
    李涤尘

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其他文献

2007年夏季降水异常的成因及预测
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  • 期刊:
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    苗春生
不同空间型的El Nino对江淮流域夏季降水的影响
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  • 作者:
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一次降水过程的GPS可降水量资料同化试验
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  • 期刊:
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  • 作者:
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北太平洋风暴轴深冬抑制现象的能量分析
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
    陈懿妮;朱伟军;袁凯
  • 通讯作者:
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冬季赤道中东太平洋海温异常对北半球两大洋风暴轴协同变化的可能影响
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    10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.03.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 作者:
    朱伟军;李天宇
  • 通讯作者:
    李天宇

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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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