织构化热处理显著提高金属接触表面服役寿命的强化机理及方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875372
  • 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:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 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

For typical components such as wheel/rail, bearing and gears, their metallic contact surfaces suffer different types of wears when working in mixed rolling/sliding conditions, resulting in failure of the components and short service life. In this project, a structured heat treatment method using laminar plasma jet is proposed to obtain the structured functional surface, with emphasis on the strengthening mechanism for remarkably improving the service life of the metallic contact surface. The proposed method will be studied from the perspectives of the wear contact characteristics, the failure mechanism and the controlled preparation of the structured functional surface. The main scientific problems of this research are the failure mechanism of the structured functional surface in the mixed rolling/sliding conditions, how to design suitable structured functional surface for different contact load and how to precisely obtain the desired structure functional surface. Guided by these problems, the measurement and control of the heat flux distribution of the laminar plasma jet will be studied. Different plasma torches for generating laminar plasma jet with different range of heat flux distribution will be designed. An analytical model will be established for computing the distribution and change of the temperature of metallic contact surface during the structured heat treatment process, with which the final metallurgical structure will be predicted. The effect of the metallurgical structure and the shape & size of the fundamental types of structures, and the type of contact load on the contact wear characteristic of the structured functional surface will be revealed. Finally, criteria for designing the structured functional surface to remarkably improve the service life of the metallic contact surface will be formulated. In summary, the research in this proposal will provide us the theoretical basis and an implementation technique for improving the wear-resistance capability of the metallic contact surface in the key components and prolonging their service life.
针对铁路轮轨、轴承和齿轮等关键零件在滚滑接触复杂工况下,金属接触表面出现磨损和疲劳失效导致零件服役寿命短的问题,提出研究织构化热处理显著提高金属接触表面服役寿命的强化机理和基于层流等离子体束的织构化功能表面可控制备方法,从织构化功能表面的接触磨损特性、失效机理和可控制备方法等角度,以织构化功能表面在滚滑接触载荷作用下的失效机理、如何根据不同接触载荷类型设计织构化功能表面和如何可控制备所需织构化功能表面等关键科学问题为导向,研究层流等离子体束热流密度分布的表征和调控规律并开发能产生不同热流密度范围层流等离子体束的等离子体发生器,构建织构化热处理温度场变化计算模型和金相组织分布预测模型,明确基础织构的金相结构与几何形状及尺寸和接触载荷类型等对接触磨损性能的影响,构建能显著提高金属接触表面服役寿命的织构化功能表面设计准则。研究成果将为显著提高关键零件接触表面服役寿命提供一种理论依据和实施方法。

结项摘要

磨损和疲劳等失效会导致铁路轮轨、模具、轴承等关键金属零部件的服役寿命缩短,使得维护和更换频繁,直接增加了生产和运营成本。因此,本项目提出了一种基于层流等离子体束的织构化热处理技术并进行了系统研究,以提升金属接触表面的服役寿命。主要研究进展如下:(1)分析了层流等离子体电弧不稳定现象与射流特性,开发了织构化热处理的在线监测和诊断系统;(2)建立了织构化热处理的温度场仿真模型和金相组织预测模型;(3)揭示了织构化热处理的钢轨钢表面在滚滑接触载荷下的强化机理和失效机理;(4)通过层流等离子体束表面淬火提高了模具钢的耐磨性和耐腐蚀性;(5)通过“层流等离子体束表面淬火+刻蚀表面织构”改善了轴承钢的耐磨性;(6)提出了基于层流等离子体束的表面淬回火工艺,实现了主动调控硬化区金相结构和硬度分布,同时改善了钢轨钢在滚滑接触载荷下的耐磨性和接触疲劳抗性。本项目的研究成果可为改善金属接触表面的服役性能提供一种解决方案,并为织构化热处理技术改善金属表面服役寿命奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
层流等离子体射流冲击基板的流动与传热特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋文杰;余德平;张斌;彭科铭;吴淦炀
  • 通讯作者:
    吴淦炀
Effects of surface texturing and laminar plasma jet surface hardening on the tribological behaviors of GCr15 bearing steel
表面织构和层流等离子射流表面硬化对GCr15轴承钢摩擦学行为的影响
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2022.107465
  • 发表时间:
    2022-02-14
  • 期刊:
    TRIBOLOGY INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Guo, Da;Zhang, Peng;Yu, Deping
  • 通讯作者:
    Yu, Deping
Monitoring and diagnosis of the inductively coupled atmospheric pressure plasma jet for deterministic optical processing
用于确定性光学处理的电感耦合大气压等离子体射流的监测和诊断
  • DOI:
    10.1016/j.ijleo.2020.164815
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    OPTIK
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Wu, Jie;Zhang, Peng;Wan, Yongjian
  • 通讯作者:
    Wan, Yongjian
Modeling and analysis of the plasma primary atomization for controllable preparation of high-quality spherical metal powders
可控制备高质量球形金属粉末的等离子体一次雾化建模与分析
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2022.117753
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Journal of Materials Processing Technology
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Qingbo Zhang;Deping Yu;Peng Zhang;Yuxin Shen;Jiaxin Liu;Yu Xiao
  • 通讯作者:
    Yu Xiao
A novel reverse-polarity plasma torch with extended hot-wall nozzle for atmospheric plasma spraying of dense yttria-stabilized zirconia coatings
一种带有加长热壁喷嘴的新型反极性等离子炬,用于大气等离子喷涂致密氧化钇稳定氧化锆涂层
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2022.128366
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Surface and Coatings Technology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Fangyuan Liu;Deping Yu;Yiwen Chen;Bin Duan;Jin Yao
  • 通讯作者:
    Jin Yao

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其他文献

慢刀伺服变主轴转速车削非圆截面元件研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    四川大学学报(工程科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余德平;刘金光;黄玮海;陈东生;姚进
  • 通讯作者:
    姚进
铝合金超声振动切削实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机床与液压
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘金光;余德平;黄玮海
  • 通讯作者:
    黄玮海
基于有限元分析的超声椭圆振动切削装置设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工程科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余德平;张敏;黄玮海;刘金光;姚进;陈东生
  • 通讯作者:
    陈东生

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增材制造用高性能球形金属粉末等离子体雾化制造机理及新方法研究
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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

        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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