超高强度钢纳米相复合析出及强化机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51571117
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0104.金属结构材料与力学行为
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Ferritic steels strengthened by nano-scale precipitates have outstanding mechanical and metallurgical properties, including high strength and toughness, good corrosion resistance and desirable weldability. Thus, these steels have a great potential for structural use in advanced engineering systems and energy conversion power plants. The superior properties are derived from the co-precipitation of multiple particles of nano-clusters, nano-intermetallic phases and nano-carbides. The complex nano-particles produced by both alloy-composition control and thermo-mechanical treatment possess superior thermal stability and prominent hardening effects as compared with those single nano-precipitates.The objective of this proposal is to understand the basic mechanisms controlling the complex precipitation processes of the three nano-particles as well as the strengthening mechanisms of the nano-precipitates. Furthermore, our efforts will be focused on the enhancement of the stability of coherent interphase boundaries via control of boundary energy and chemistry. In order to achieve these goals, analytical tools of high-resolution transmission electron microscope (HRTEM), 3-dimenstional atom probe tomography (3D-APT) and small-angle neutron scattering (SANS) will be utilized to characterize microstructural features of these clusters and particles at the nanoscale. Also, computer-aided calculations based on Thermo-Calc and JMatPro software will be applied to determine the transformation kinetics, grain size, and phase formation in multicomponent ferritic steels. All these efforts will lead to the design of a new class of ultra-high strength steels with superior mechanical properties for structural applications.
超高强度纳米钢兼具高强度、高塑性和优异的耐腐蚀性与焊接性能,具有广阔的应用前景。已有的研究表明,纳米相结构对钢的力学性能有直接和重要的影响。具有复杂结构的多相同位共沉淀纳米相较单一纳米相具有更高的热稳定性和更显著的强韧化效果,而纳米相结构及其热稳定性又与钢的成分与热加工工艺密切相关。本项目提出富铜纳米团簇与纳米碳化物、纳米金属间化合物三者同位共沉淀形成复杂结构纳米相强化低碳低合金钢的新思路,利用HRTEM、3D-APT和SANS从局部原子尺度和统计分析相结合的方法对纳米相结构和成分分布进行表征,系统研究合金成分与时效处理对同位共沉淀复杂纳米相结构和异相界面结构状态的影响,探明纳米相形成、演化规律及其影响因素,深入理解复杂结构纳米相形核长大热、动力学机制,揭示纳米析出强化钢的强、韧化机理,为有效控制纳米相结构、进一步提高钢的综合性能、设计新型超高强度钢提供理论指导。

结项摘要

传统超高强度钢存在高碳或高合金含量引起的韧塑性、焊接性差及成本高等问题。本项目提出了富铜纳米团簇与纳米碳化物、纳米金属间化合物三者同位共沉淀形成复杂壳核结构纳米相强化低碳低合金钢的新思路,探明了合金成分、时效处理对同位共沉淀复杂纳米相结构、异相界面结构状态的影响规律。发现复杂结构纳米相在析出和长大过程中发生由B2结构的GP区到BCC结构、9R结构和FCC结构的演变规律,确定了结构转变的临界尺寸。调控合金成分和元素化学混合焓可以获得热力学稳定的同位共沉淀复杂壳核结构纳米相。揭示了纳米相形成的热力学机制,建立了纳米相长大动力学方程。获得了纳米相结构和界面状态对力学性能的影响规律,发现位错切过是纳米相强化的主要机制。通过复杂壳核结构纳米相强化,低碳超高强度钢屈服强度达到1600MPa以上,并保持10%的伸长率,比CR260IF汽车用高强度冷轧钢板的屈服强度320MPa提高了4倍。通过纳米相复合析出强化和逆变奥氏体韧化,超高强度马氏体钢抗拉强度达到2200MPa以上,兼具10%以上的伸长率。调控共格纳米κ碳化物析出,Fe-Mn-Al-C系低密度钢抗拉强度达到1200MPa,伸长率超过20%。为提高低碳钢耐海水腐蚀性能,还研究了金属间化合物耐腐蚀渗层。研究成果不但具有重要的实用价值,而且对纳米相强化金属材料研究有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Research on austenitizing behavior and mechanical properties of 40CrNi2Si2MoVA steel
40CrNi2Si2MoVA钢奥氏体化行为及力学性能研究
  • DOI:
    10.1080/2374068x.2017.1350548
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Advances in Materials and Processing Technologies
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Feng Y Y;Xu C;Bu C C;Su X;Pan X;Cao Y D;Chen G
  • 通讯作者:
    Chen G
Influence of tempering conditions on microstructure and mechanical properties of a newly designed low alloy ultrahigh strength steel
回火条件对新设计的低合金超高强度钢显微组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.4149/km_2018_2_89
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Kovove Materialy-Metallic Materials
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Feng Y Y;Xu C;Sun Y L;Bu C C;Cao Y D;Chen G
  • 通讯作者:
    Chen G
Hardening mechanisms and impact toughening of a high-strength steel containing low Ni and Cu additions
低镍、铜添加量高强度钢的硬化机制和冲击韧化
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2019.04.041
  • 发表时间:
    2019-06-15
  • 期刊:
    ACTA MATERIALIA
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Kong, H. J.;Xu, C.;Liu, C. T.
  • 通讯作者:
    Liu, C. T.
Influence of austenization temperature on microstructure and mechanical properties of a new ultra-high strength low alloyed steel
奥氏体化温度对新型超高强度低合金钢显微组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.3139/120.111103
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Materials Testing
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Feng Y Y;Xu C;Su X;Sun Y L;Pan X;Cao Y D;Chen G
  • 通讯作者:
    Chen G
奥氏体化温度对新型低合金超高强度钢组织及力学性能的影响
  • DOI:
    10.13251/j.issn.0254-6051.2018.02.031
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    金属热处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯亚亚;卜春成;徐驰;苏翔;潘曦;陈光
  • 通讯作者:
    陈光

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其他文献

Gravitation Without Singularity
没有奇点的引力
  • DOI:
    10.1088/0256-307x/17/2/002
  • 发表时间:
    2000-02
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈光
基于 Lou-2013 韧性断裂准则 5182 铝板
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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城市扩张对城市热环境影响的模拟研究
  • DOI:
    10.13614/j.cnki.11-1962/tu.2016.10.12
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈光;赵立华;持田灯
  • 通讯作者:
    持田灯
羊毛角蛋白中巯基含量的测定及其应用
  • DOI:
    10.11896/cldb.20040075
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈光;袁久刚;向宇;范雪荣;王平;王强
  • 通讯作者:
    王强
服务软件系统的健康管理综述
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机科学与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈光;白晓颖;刘永利;周立柱
  • 通讯作者:
    周立柱

其他文献

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陈光的其他基金

第十四届全国金属材料优秀青年学者论坛
  • 批准号:
    52242102
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
PST TiAl单晶微观组织结构精确调控方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PST TiAl单晶微观组织结构精确调控方法研究
  • 批准号:
    52174364
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PST TiAl单晶力学性能与服役行为
  • 批准号:
    51731006
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    300.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
PST TiAl单晶中纳米孪晶及其界面与位错的交互作用研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
晶界/相界定向迁移机制研究
  • 批准号:
    50871054
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

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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