600℃高温钛合金超高周疲劳早期损伤机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51571009
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 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

In this project, experiments will be conducted to determine the effects of temperature, load frequency, stress ratio and low cycle fatigue (LCF) damage on very high cycle fatigue (VHCF) behavior of 600℃ high temperature titanium alloy for aeroengine. The mechanism of crack initiation and early growth for VHCF at elevated temperatures, frequency dependence, and VHCF behavior under operating environment will be investigated. The evolution law of local microstructure under the combined action of heating, loading with high frequency but low amplitude, and loading with low frequency but high amplitude will be further studied. In order to reveal the control parameters of VHCF properties, the relationship between cyclic stress and micro damage characteristics will be emphasized. Finally, models for crack initiation and early growth in VHCF regime will be proposed. This study is expected to establish theoretical basis for fatigue life prediction and reliability evaluation of key components for aerongine.
本项目以航空发动机用600℃高温钛合金为研究对象,拟从温度、加载频率、应力比和低周疲劳损伤对材料超高周疲劳行为影响规律的试验研究入手,对高温条件下材料超高周疲劳裂纹萌生和早期扩展机制、频率效应、模拟服役环境下的超高周疲劳行为进行深入的研究。重点探讨材料在热、高频低幅、低频高幅载荷耦合作用下局部显微组织的累积响应机理和退化规律,揭示显微组织调控对材料高温超高周疲劳性能的影响规律,建立基于显微组织的疲劳裂纹萌生物理模型和裂纹早期扩展的力学模型。为高温钛合金疲劳寿命预测奠定理论基础,并为航空发动机关键零部件的定寿和可靠性分析提供科学依据。

结项摘要

先进航空发动机高压压气机叶片面临着高温超高周疲劳失效的问题。本项目以双性能整体叶盘用600℃高温钛合金TA29为研究对象,开展了高温超高周疲劳性能测试、损伤机理分析和寿命预测模型等方面的研究工作。采用自主设计的高温超声疲劳测试装置,系统测试了双态和片层显微组织TA29在3个温度和2个频率下的超高周疲劳性能,获得了材料的超高周疲劳S-N曲线和P-S-N曲线;深入分析了温度、加载频率、低周疲劳载荷等因素对合金超高周疲劳性能和损伤机制的影响规律,温度对合金超高周疲劳性能有着显著的影响,在叶片振动频率范围内未发现明显的频率效应,一定程度的低周疲劳损伤反而起到了强化作用;高温下组织退化和长时氧化导致TA29超高周疲劳损伤机制转变,通过优化的间隔加载方法在超高周疲劳断口上获得了精细的有规律性的疲劳弧线,建立了疲劳裂纹早期扩展模型;建立了基于损伤力学的超高周疲劳寿命模型。本项目为叶片的疲劳可靠性分析提供了数据基础和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Research on Fatigue Properties of Micron Scale Copper Bonding Wires
微米级铜键合线疲劳性能研究
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/kem.734.176
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Key Engineering Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zihua Zhao;Fengcai Qi;Shuang Zhao;Ming Lei
  • 通讯作者:
    Ming Lei
Very High Cycle Fatigue Behavior of a Directionally Solidified Ni-Base Superalloy DZ4.
定向凝固镍基高温合金 DZ4 的极高循环疲劳行为
  • DOI:
    10.3390/ma11010098
  • 发表时间:
    2018-01-10
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Nie B;Zhao Z;Liu S;Chen D;Ouyang Y;Hu Z;Fan T;Sun H
  • 通讯作者:
    Sun H
Research on the healing behavior of the millimeter-sized cavity defect inside the superalloy by hot isostatic pressing
高温合金内部毫米级空洞缺陷热等静压愈合行为研究
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2018.09.126
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhang Jianglong;Zhang Zheng;Zhao Zihua;Zhong Qunpeng;Nie Baohua
  • 通讯作者:
    Nie Baohua
Effect of Basketweave Microstructure on Very High Cycle Fatigue Behavior of TC21 Titanium Alloy
篮纹组织对TC21钛合金超高周疲劳行为的影响
  • DOI:
    10.3390/met8060401
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    METALS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Nie, Baohua;Zhao, Zihua;Liang, Fangming
  • 通讯作者:
    Liang, Fangming
Effect of Low Cycle Fatigue Predamage on Very High Cycle Fatigue Behavior of TC21 Titanium Alloy.
低周疲劳预损伤对TC21钛合金极高周疲劳行为的影响
  • DOI:
    10.3390/ma10121384
  • 发表时间:
    2017-12-04
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Nie B;Zhao Z;Ouyang Y;Chen D;Chen H;Sun H;Liu S
  • 通讯作者:
    Liu S

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其他文献

镍基单晶/柱晶高温合金超高周疲劳研究进展
  • DOI:
    10.7527/s1000-6893.2020.24340
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李茜;张福禄;赵子华
  • 通讯作者:
    赵子华
回火温度对42CrMo钢超高周疲劳行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    窦强将;赵子华;聂宝华;马婧;刘柯军;张峥
  • 通讯作者:
    张峥
重大突发公共卫生事件情境下医院韧性治理概念探析
  • DOI:
    10.11847/zgggws1135893
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周一丹;宁宁;赵子华;郝艳华;吴群红
  • 通讯作者:
    吴群红
大规模伤害事件情境下医疗机构伤患激增应对能力评价框架
  • DOI:
    10.11847/zgggws1135896
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔瑾;宁宁;赵子华;吴群红;郝艳华
  • 通讯作者:
    郝艳华

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赵子华的其他基金

高温服役损伤状态下DD6单晶合金的超高周疲劳行为
  • 批准号:
    52371089
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高温高频条件下镍基单晶合金超高周疲劳损伤机理研究
  • 批准号:
    91860110
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
金属材料超高周/低周复合疲劳损伤机理研究
  • 批准号:
    51101009
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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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