调控金属液态结构优化非晶合金的结构不均匀性及力学性能的研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号:
    51871132
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Due to their unique disordered atomic structures different with metallic crystalline alloys, bulk metallic glasses show many desirable properties. However, the application of bulk metallic glasses as engineering materials is severely restricted due to their room-temperature brittleness, which can be effectively improved by introducing microstructural inhomogeneities into the glassy matrix. In this project, both the structural and dynamical heterogeneities of Zr-based and CuZr-based superheated melts and undercooled liquids were investigated using the synchrotron X-ray diffractometer, the magnetic levitator, the high-temperature X-ray diffractometer, the high-temperature viscometer, and the dynamic mechanical analyzer. Based on the measured structural and dynamical information, the first principles molecular dynamics simulation was conducted to clarify microstructural evolutions of metallic liquids with decreasing temperature. Furthermore, when metallic liquids were stabilized to different liquid states, bulk metallic glasses will be fabricated using a clap-type rapid solidification device equipped in a magnetic levitation machine. Then the structures of the as-cast metallic glasses quenched from different liquid states were investigated using the synchrotron X-ray diffractometer, the high-resolution electron microscope, and the first principles molecular dynamics simulation in order to reveal their different heterogeneous structural features and then bring to light the genetic regularity between liquid and amorphous structures. Moreover, the mechanical properties of bulk metallic glasses quenched from different liquid states were measured in order to elucidate the correlation between deformation mechanism and heterogeneous amorphous structures. The present studies will improve our understanding about the formation of microstructural inhomogeneities in bulk metallic glasses, and provide guidance for the optimization of mechanical performation of bulk metallic glasses.
金属非晶合金因其异于晶态材料的无序结构呈现出许多优异的性能,但其室温脆性严重限制了其工程应用,通过在非晶合金中引入结构不均匀性可有效改善其力学性能。本项目拟以锆基和铜锆基非晶合金为研究对象,采用磁悬浮技术、同步辐射X射线衍射仪、高温X射线衍射仪、高温熔体粘度计和动态机械分析仪采集液态金属在过热和过冷状态下的结构和动力学不均匀性信息,结合第一性原理分子动力学模拟,解析不同温度下液态结构的演变规律;通过磁悬浮熔炼和拍掌式快速凝固一体设备制备保留了不同液态结构信息的非晶合金,结合高分辨电镜、同步辐射技术和分子动力学模拟手段揭示不同液态结构条件下制备出的非晶合金的结构不均匀性特征,阐明液态合金与非晶合金之间的结构遗传性规律;测量具有不同团簇结构的非晶合金的力学性能,探寻非晶结构不均匀性与塑性变形之间的内在联系,揭示其潜在的物理机制,为有效调控非晶合金中的结构不均匀性及其力学性能奠定理论基础。

结项摘要

金属非晶合金由于其优异的力学性能和物理化学性能而受到人们广泛关注,但其室温脆性等缺点极大的限制了非晶合金作为结构材料的广泛应用。 因此,有效提高金属非晶合金的室温塑性成为非晶研究领域中的热点之一。 本项目从调控金属液态结构优化非晶合金的结构不均匀性作为出发点,采用实验和模拟相结合的方法,研究了不同脆性的金属液体的结构特征和动力学特征的演变规律,进而通过控制降温和升温过程来调控其结构不均匀性,实现非晶合金的塑韧化,多角度阐明其室温变形机制。 第一,通过对弱脆性和强脆性的金属液体的深入研究,阐明其在凝固过程中的结构演变的异同及其液-液相变规律,揭示了拓扑短程有序结构和化学短程有序结构的重要作用。 第二,研究了不同合金成分的液态结构和非晶结构的演化过程,探究了非晶在结构弛豫和回春过程中结构不均匀性的变化规律,阐明了金属液体与非晶合金结构之间的内在联系。 第三,通过多重方法来调控非晶合金中不同尺度的结构不均匀性和动力学不均匀性,实现非晶合金室温塑性提高的目的。 第四,研究了不同非晶合金体系甚者复合材料体系在变形过程中不同结构不均匀性对剪切带萌生扩展的影响规律。 本项目的研究工作为深入理解金属液体与非晶合金之间的结构遗传性规律提供了有效支持,为开发新型高强高韧非晶合金材料提供了一种新的思路。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Maximizing the degree of rejuvenation in metallic glasses
最大限度地提高金属玻璃的年轻化程度
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2022.114575
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Scripta Materialia
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    X. Yuan;D. Şopu;F. Spieckermann;K.K. Song;S.V. Ketov;K.G. Prashanth;J. Eckert
  • 通讯作者:
    J. Eckert
Effect of fluxing treatment on the amorphous forming ability and magnetic properties of FeBP alloy
熔剂处理对FeBP合金非晶形成能力及磁性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2021.167825
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Y.Y. Wu;L.T. Sun;X.L. Li;P.C. Shao;K.K. Song;S.H. Wang;L. Wang;S.X. Zhou
  • 通讯作者:
    S.X. Zhou
Structural topological signature of high-temperature non-Arrhenius crossover in metallic glass-forming liquids
金属玻璃形成液体中高温非阿累尼乌斯交叉的结构拓扑特征
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2021.113926
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Scripta Materialia
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    N.N. Ren;L.N. Hu;B. Wang;K.K. Song;P.F. Guan
  • 通讯作者:
    P.F. Guan
In situ high-energy X-ray diffraction study of thermally-activated martensitic transformation far below room temperature in CuZr-based bulk metallic glass composites
CuZr基大块金属玻璃复合材料远低于室温热激活马氏体转变的原位高能X射线衍射研究
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.155781
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    K.K. Song;S. Wu;I. Kaban;M. Stoica;J. Bednarčík;B.A. Sun;C.D. Cao;G. Wang;L. Wang;J. Eckert
  • 通讯作者:
    J. Eckert
Multiple structural factors to influence the dynamics of icosahedral clusters in the Al90Sm10 super-cooled metallic liquid
多种结构因素影响Al90Sm10过冷金属液体中二十面体团簇的动力学
  • DOI:
    10.1016/j.jnoncrysol.2021.120848
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Non-Crystalline Solids
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    X. Luo;X.G. Zhang;S.P. Pan;X.F. Niu;J.W. Qiao;K.K. Song;W.M. Wang;J.Y. Qin
  • 通讯作者:
    J.Y. Qin

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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    J. Eckert
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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超快速热处理制备高强高韧金属非晶复合材料的研究
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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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