层状多孔TiAl合金板材反应合成机理与强韧化机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51704088
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    李学问
  • 依托单位：
    哈尔滨理工大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 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

In order to solve the bottleneck problem of low strength and toughness of porous TiAl alloys used in metallic thermal protection system, Ti foils and Al-Nb composite foils are used as starting materials to prepare controlled-porous laminated TiAl alloys. The formation of the porous is based on the Kirkendall effect. Strengthening of porous TiAl alloys will be achieved by forming a continuous dense TiAl layer and introduction of Nb elements in the porous layers. Effects of starting material and technological parameters on the laminated pore structure and microstructure are studied. The synthesis mechanism of laminated porous TiAl alloys will be clarified. Furthermore, the mechanical properties of laminated porous TiAl alloys are tested, and the relationship between mechanical properties and laminated porous structures will be constructed. The deformation behavior of the laminated porous TiAl alloys are characterized to uncover the strengthening and toughening mechanisms of the alloys. Finally, the heat-conducting properties of the laminated porous alloys are characterized to uncover the mechanism of thermal protection. The implementation of this project will provide a technique and theory support to solve the problems for forming high-performance porous TiAl plate, and promote the application of porous TiAl plate.
本项目针对多孔TiAl合金作为金属热防护系统材料强度低、韧性差的关键问题，提出选用Ti箔与Al-Nb复合箔材为原材料，利用Kirkendall效应反应合成孔结构可控的层状多孔TiAl合金，通过形成连续致密TiAl合金层及在多孔层中引入合金元素Nb，实现对多孔TiAl合金的强韧化。研究原材料及反应合成工艺参数对TiAl合金组织及层状多孔结构的影响规律，揭示层状多孔TiAl合金的反应合成机理；测试不同孔结构参数材料的力学性能，建立孔参数-力学性能之间的关联关系，通过对变形组织的分析，揭示其强韧化机制；在此基础上，研究层状多孔TiAl合金的导热性能，揭示其热防护机理。项目的实施可望为高性能多孔TiAl合金板材的制备提供有效技术及理论支撑，推进多孔TiAl合金的实用化。

结项摘要

本项目旨在通过层状结构设计实现TiAl金属间化合物强韧化，选用Ti箔与Al-Nb(Al-Si)复合箔材为原材料，通过控制原始箔材层厚参数及反应退火工艺(反应温度及压力)制备了孔结构可控的等轴晶组织和片层组织交替排列层状多孔TiAl复合板材，孔洞位于等轴晶层的中间位置，且Nb元素及原位自生的Ti5Si3增强相主要分布于该层。随着压力的增加多空层中孔洞数量和大小均减少，等轴晶层层厚减小，全片层层厚和片层团簇尺寸变大，在5MPa压力下制备出的复合板密度为3.750g/cm3，抗拉强度在800℃高达到565.4MPa，延伸率为6.25%，在AO加载模式下室温断裂韧性最高达到15.8MPa·m1/2。压力为3 MPa时密度为3.142g/cm3，复合板的延伸率较高，850℃达到33.8%，且抗拉强度保持在384MPa。层状结构实现了TiAl复合板强度和塑性完美结合。这是由于在变形过程中复合板在层界面处的等轴晶粒中沿法向(ND)存在应变梯度，且越靠近界面的位置取向差越大。随着变形的进行全片层中的应力通过传递至等轴晶层的方式缓解全片层中的应力集中，通过孔洞和层状结构来抑制微裂纹的扩展，从而使复合板的强韧性得到提高。因此，本项目提出的层状结构TiAl复合板材组织构型化设计及制备为TiAl复合材料实用化提供了有效的理论与技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
Enhancing strength and creep resistance of Mg-Gd-Y-Zn-Zr alloy by substituting Mn for Zr
以Mn代替Zr提高Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的强度和抗蠕变性能
  • DOI：
    10.1016/j.jma.2019.04.007
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MAGNESIUM AND ALLOYS
  • 影响因子：
    17.6
  • 作者：
    Xu, C.;Nakata, T.;Karnado, S.
  • 通讯作者：
    Karnado, S.
反应合成层状多孔 TiAl 复合板材的组织演变
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    哈尔滨理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李学问;刘刚;索转霞;魏博鑫;房文斌
  • 通讯作者：
    房文斌
Microstructure and mechanical properties of extruded Mg-Gd-Y-Zn alloy with Mn or Zr addition
添加Mn或Zr的挤压Mg-Gd-Y-Zn合金的显微组织和力学性能
  • DOI：
    10.1007/s10853-019-03607-4
  • 发表时间：
    2019-07-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Xu, C.;Nakata, T.;Kamado, S.
  • 通讯作者：
    Kamado, S.

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其他文献

温度对拉拔态AZ31镁合金丝材再结晶退火行为的影响
  • DOI：
    10.15938/j.jhust.2019.05.004
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    哈尔滨理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    房文斌;王东伟;张旭东;王辛;李学问
  • 通讯作者：
    李学问
挤压温度对纯镁组织演变、力学性能和断裂行为的影响
  • DOI：
    10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0427
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    材料热处理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐文良;李成杰;李学问
  • 通讯作者：
    李学问

其他文献

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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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