Ti6Al4V/Nb/NiTi异质接头脉冲激光焊诱发共晶反应成形机制及调控机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51705005
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    高晓龙
  • 依托单位：
    宝鸡文理学院
  • 学科分类：
    E0508.成形制造
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The main problem in dissimilar welding of Ti6Al4V and NiTi alloys is formation of brittle intermetallic phases，resulting in the formation of transverse cracks in the brittle weld metal and deterioration of mechanical properties. In this work, the bonding method of pulsed laser welding induced eutectic reaction is proposed to solve this problem. Niobium is used as an interlayer for joining NiTi and Ti6Al4V. The laser is focused near the Ti6Al4V/Nb interface, so that Ti6Al4V alloy and Nb sheet partially melted. Meanwhile, the unmelted Nb interlayer absorb significant amount of energy from the welding pool and transferred it to the NiTi side, making eutectic bonding occur at the NiTi/Nb side of the joint. The mechanism of deep penetration/thermal conductivity co-pool welding, interface reaction and growth kinetics of interfacial microstructure and the influence of matching relation between fusion welding and eutectic reaction interface microstructure on properties of joint are systematically studied by the combined method of experimental and theoretical analysis. The mechanism and technology of pulse laser welding induced eutectic reaction bonding method are obtained，and the eutectic reaction interface model and mathematical model between reaction layer thickness and the welding parameters are established. Then，the optimized interface microstructure is achieved and high quality joints are obtained. A new method and the relevant theoretical foundation are established for solving the formation of brittle intermetallic phases during dissimilar metal welding process.
针对Ti6Al4V/NiTi异种金属焊接时易形成脆性金属间化合物问题，本项目提出能够避免焊缝中金属间化合物形成的脉冲激光焊诱发共晶反应的连接方法，即选用与母材反应不产生金属间化合物的高熔点Nb箔作为中间层，将熔化控制在Ti6Al4V/Nb界面，靠近NiTi侧的Nb箔未发生熔化，依靠热传导提供的热量在NiTi/Nb界面发生NiTi-Nb共晶反应实现连接。本项目拟采用试验和理论分析相结合的手段，对熔化焊界面的深熔/热导共熔池焊接机理，共晶反应界面形成机制及组织生长动力学，熔化焊/共晶反应界面微观组织状态匹配关系对接头性能影响机制等关键科学问题进行研究，掌握脉冲激光焊诱发共晶反应连接方法机理和工艺，建立共晶界面反应模型及反应层厚度与工艺参数关系数学模型，获得综合性能优良的焊接接头。研究成果为解决异种金属焊接易形成金属间化合物问题探索新的解决途径并提供相关理论依据。

结项摘要

本项目针对Ti6Al4V/NiTi异种金属焊接时易形成脆性金属间化合物问题, 利用脉冲激光焊诱发共晶反应方法获得了无任何金属间化合物形成的接头。该方法采用高熔点、高导热性的Nb作为中间层，通过一次焊接形成了Ti6Al4V/Nb熔化区和Nb/NiTi共晶反应层2个连接界面。未熔化的Nb阻隔了Ti和Ni的扩散，抑制了TixNiy脆性金属间化合物的形成。通过研究熔化区和共晶反应层的温度场、组织结构特点、微区力学性能等，揭示了熔化焊界面的深熔/热导共熔池焊接机理，共晶反应界面形成机制及组织生长动力学，熔化焊/共晶反应界面微观组织状态匹配关系对接头性能影响机制。随着热输入的增加，熔化焊界面的焊接模式由深熔/热导共熔池转为全深熔焊模式，共晶反应层厚度明显增加，接头的拉伸断裂位置由未熔Nb转为Nb/NiTi共晶界面。当Nb/NiTi共晶反应层厚度与未熔化Nb比值约为0.7时，接头的综合力学性能达到最佳。研究成果为解决异种金属焊接易形成金属间化合物问题提供了新的解决途径并丰富了相关理论。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（3）
专利数量（3）
Ti_2AlNb/Ti6Al4V异种钛合金脉冲激光焊接接头微观组织与性能的研究
  • DOI：
    10.14158/j.cnki.1001-3814.20193150
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    热加工工艺
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    余浩魁;高晓龙;李思阳;李伦坤;王小强
  • 通讯作者：
    王小强
Microstructure and mechanical properties of laser welding of Ti6Al4V to Inconel 718 using Nb/Cu interlayer
Nb/Cu中间层Ti6Al4V与Inconel 718激光焊接的显微组织和力学性能
  • DOI：
    10.1016/j.jmatprotec.2019.116467
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Materials Processing Technology
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Jing Liu;Huan Liu;Xiaolong Gao;Haokui Yu
  • 通讯作者：
    Haokui Yu
Ti6Al4V脉冲激光焊接头高温力学性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    河北科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘晶;高晓龙
  • 通讯作者：
    高晓龙
Effect of heat input on microstructure and mechanical properties of pulsed laser welded joints in Ti6Al4V/Nb dissimilar alloys
热输入对Ti6Al4V/Nb异种合金脉冲激光焊接接头显微组织和力学性能的影响
  • DOI：
    10.1007/s00170-017-1134-z
  • 发表时间：
    2018-02-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Gao, Xiao-Long;Liu, Jing;Zhang, Lin-Jie
  • 通讯作者：
    Zhang, Lin-Jie
热输入对Ti6Al4V/Inconel 718激光诱导钎焊接头组织和力学性能的影响
  • DOI：
    10.3788/cjl202047.0502002
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李伦坤;高晓龙;刘晶;王小强
  • 通讯作者：
    王小强

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    2022
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  • 作者：
    李思阳;高晓龙;刘晶;郭旭侠
  • 通讯作者：
    郭旭侠

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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