Research Progress on the Crack Formation Mechanism and Cracking-Free Design of gamma' Phase Strengthened Nickel-Based Superalloys Fabricated by Selective Laser MeltingEI北大核心CSCD

传统牌号高强镍基高温合金具有较宽的凝固温度区间、较高比例的低熔点共晶相,在增材制造快速非平衡凝固过程中易产生裂纹等缺陷;同时,热处理过程中残余应力释放和γ’相快速析出导致应变时效裂纹的形成,严重限制了其在激光增材制造领域的应用与推广。基于此,本文综述了近年来国内外研究组及作者团队在选区激光熔化高强镍基高温合金裂纹形成机理与抗裂纹设计(成形工艺参数优化、热处理制度调控以及合金成分设计)领域相关的研究进展,并对激光增材制造γ’相强化镍基高温合金裂纹调控的研究进行了展望。     

大型航空航天铝合金承力构件增材制造技术

金属增材制造技术凭借其个性化定制能力和高质量成形潜力,迅速发展成为影响航空航天设计与制造能力的一项关键先进技术.在简要总结金属增材制造技术分类和原理的基础上,阐述了高强铝合金在激光增材、电弧增材、电子束增材、固相增材工艺下的形性调控与成形机理研究进展,综合归纳了铝合金增材制造技术在航空航天领域的具体应用,展望了大型铝合金承力构件在形性调控、结构设计、材料体系、工艺数据库、智能化增减材技术等方向的研究.     

增材制造用新型镍基高温合金的设计与开发

为了满足增材制造专用镍基高温合金成分优化设计需求，采用机器学习(machine learning, ML)和抗裂因子筛选相结合的综合设计策略开发了新型镍基高温合金。热力学计算结果表明，该合金凝固温度范围窄，在临界温度区间内凝固速度快，且收缩总应变及最大应变速率很小，表现出良好的凝固特性。利用选区激光熔化技术制备了新型合金，在成形试样的纵截面和横截面金相中未发现明显裂纹，合金表现出良好的抗裂性能。通过热处理工艺优化，合金在900℃时效后γ′相分数达到44.6%，组织内未见任何TCP相析出，实现了镍基高温合金在增材制造中抗裂性与力学性能的平衡。提出的综合设计策略可为增材制造领域中新材料的快速研发提供新的思路。     

金属增材制造技术的研究概况

金属增材制造技术是一种将金属模型离散分层并逐层堆积制造实体的新兴技术。该技术有设计空间多样,优化产品设计,研发周期短,生产成本低等优点。介绍了金属增材制造技术的原理,主要特点及应用场合,重点研究了常见的金属增材制造技术:选区电子束熔融技术、选区激光熔融技术、选区激光烧结技术,电子束焊接技术。简单介绍了电子束自由成形技术、直接金属激光烧结技术、激光净加工技术、金属熔滴成形技术,最后对金属增材制造技术目前存在的问题进行总结并对我国金属增材制造技术发展进行了展望。     

基于同步辐射和中子衍射分析的金属增材制造关键共性问题研究进展

金属增材制造技术具有“微区超常冶金”和“激冷快速凝固”的本征属性。实现动态监测和控制增材制造过程中缺陷、应力和组织的演化,是该领域国际前沿研究的难点和热点。本文从航空、航天及汽车等领域中金属增材制造的关键共性问题入手,阐述了同步辐射和中子衍射两种方法在金属增材制造中的冶金动力学及内部缺陷原位分析,液态金属超常凝固,微观组织及相变过程,内应力的形成及演化行为的研究进展。最后,阐述了研究不足,并展望了金属增材制造的未来发展。     

激光增材制造技术制备高熵合金的研究进展

目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料,中高熵合金设计自由度大弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有了不同于传统加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,已经成为链接材料与产品的关键技术。本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D三种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望。     

不锈钢增材制造件的激光超声表面波声速研究

利用激光超声技术对增材制造件进行无损检测具有重要的理论和应用价值。因此,针对不同激光功率下制备的316L不锈钢增材制造样品进行试验。利用激光超声在样品不同成型方向上测试,对表面波声速进行了表征。结果表明:不同激光功率下制备的316L不锈钢增材制造件的成型质量与表面波传播速度有着密切的关系,而且同一增材制造件在不同成型方向上的表面波声速也有明显的差异,具有各向异性。实验结果对研究316L不锈钢增材制造材料的表面声学特性以及金属增材制造材料的激光超声质量检测具有重要参考价值。     

航空零部件的金属增材制造光整加工技术研究进展

增材制造具有无需模具直接制造、材料利用率高,且对于结构复杂程度不受限制等优点,广泛应用于复杂化、轻量化的航空金属零部件一体化制造。但由于增材制造成形的零部件存在较高的表面粗糙度、复杂的残余应力分布以及难以消除的孔隙缺陷,严重制约了其在工业上的大规模应用。针对高使役性能航空零部件存在的表面完整性问题,概述了金属增材制造的原理及特点,总结了金属增材制造技术在航空领域的国内外应用现状,分析了金属增材制造零部件在批量生产与实际应用过程中所面临的困难与挑战。从加工机理、加工效果、应用范围等角度,重点阐述了化学、电化学、磨粒流、滚磨、激光等光整加工技术在航空金属增材制造领域的加工适应性,并对比分析了不同光整加工技术的优缺点,探讨了多种组合技术的多能场耦合协同效应,研究内容涵盖钛合金、不锈钢、铝合金、铜合金等材料,涉及管类、格栅、点阵、薄壁、曲面、复杂型腔等零部件结构特征。最后,针对航空金属增材制造光整加工领域的未来研究方向及关键技术作出思考与展望。     

等离子弧增材制造设备与其工艺研究

电弧增材制造克服了以激光、电子束做热源的增材制造设备造价和运行成本高的问题,成为金属增材制造技术的研究热点和重要发展方向。根据等离子弧的特点,设计了以等离子弧为热源的增材制造设备,并利用其研究了等离子弧增材制造工艺,包括送丝角度、成型速度、焊接电流等对零件成型的影响。     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织及疲劳性能研究进展

金属增材制造技术可实现大型复杂钛合金零件的高性能自由实体成形,在航空、航天、动力、能源等领域的应用日益广泛。基于材料成形过程中组织和性能间的密切关系,本文简述了增材制造Ti-6Al-4V合金的沉积态和热处理态组织、织构特征,拉伸和疲劳性能,指出了当前增材制造Ti-6Al-4V合金研究中存在的关键问题,并对增材制造Ti-6Al-4V合金的发展趋势进行了预测。     

Delicaflavone通过PI3K/AKT/mTOR通路调控上皮-间质转化抑制吉非替尼耐药肺癌PC-9/GR细胞迁移和侵袭

目的：研究Delicaflavone对人吉非替尼耐药肺癌PC-9/GR细胞迁移与侵袭作用及机制。方法：采用MTT法检测Delicaflavone对PC-9/GR细胞存活率的影响;采用细胞划痕实验和Transwell实验测定Delicaflavone对PC-9/GR细胞迁移和侵袭能力的影响;采用Western blotting法检测Delicaflavone对PC-9/GR细胞基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinases 9, MMP-9）、基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinases 2, MMP-2）、钙黏连蛋白（E-cadherin, N-cadherin）、波形蛋白（vimentin）及PI3K/Akt/mTOR信号通路相关蛋白表达情况。结果：与对照组比较,20 mg/L Delicaflavone作用24 h能显著抑制PC-9/GR细胞的细胞活性（P<0.05）,而浓度在10 mg/L以下时则对细胞活性无明显影响。Delicaflavone能够浓度依赖性地抑制PC-9/GR细胞的迁移率、侵袭细胞数量（P<0.05和P<0.01）,并能浓度依赖性地减少PC-9/GR细胞迁移标记蛋白（MMP-9和MMP-2）的表达（P<0.01）,上调E-cadherin、下调N-cadherin和Vimentin的表达（P<0.01）。此外,Delicaflavone还浓度依赖性地减少p-PI3K、p-Akt和p-mTOR表达（P<0.01）。 结论：Delicaflavone具有抑制PC-9/GR细胞迁移及侵袭能力的作用,该作用与Delicaflavone通过PI3K/Akt/mTOR通路调控上皮-间质转化有关。     

积雪草总苷抗A549肺癌细胞诱导的肿瘤的实验研究

目的: 研究积雪草总苷对A549诱导的荷瘤裸鼠的抗肿瘤作用。方法: 用A549细胞建立裸鼠荷瘤模型,随机分为空白组、模型组、积雪草总苷高、中、低剂量组。造模后连续给药 21 d,断头取血,取瘤,计算抑瘤率;HE染色法观察肿瘤细胞形态变化;ELISA法测定血清中IL-2、TNF-α表达水平。结果: 与模型组相比,积雪草总苷能显著抑制肿瘤的生长;并使得部分肿瘤细胞坏死、溶解、消失;还能明显提高IL-2、TNF-α的含量(P<0.01)。结论: 积雪草总苷具有一定的抗肿瘤作用,其机制可能与提高IL-2、TNF-α的含量有关。     

佛波酯增强顺铂的抗肿瘤活性及降低其肾毒性的作用研究

目的：探讨佛波酯（TPA）对顺铂（CP）的抗肿瘤作用及肾毒性的影响。方法：MTT法检测TPA在肺癌细胞A549、SPC-A-1中对CP抑制肿瘤细胞增殖作用的影响;一次性尾静脉注射大剂量CP考察TPA对CP急性毒性的影响;采用荷瘤小鼠模型考察TPA对CP抑瘤率和肾毒性的影响;并检测TPA对CP引起肾脏氧化应激的作用。结果：1 ng/mL TPA显著增强CP对肺癌细胞增殖的抑制作用;急性毒性实验中TPA降低CP的毒性,显著延长动物的存活时间;荷瘤小鼠模型中TPA联合CP组瘤重（P<0.05）、血肌酐（P<0.05）和尿素氮水平（P<0.01）均明显低于CP组;HE染色结果显示TPA联合CP组中小鼠肾组织损伤明显减轻;与CP组相比,肾组织中丙二醛含量在TPA联合CP组中下降显著（P<0.01）,而谷胱甘肽含量和超氧化物歧化酶活性在联合组中明显上升（P<0.05）。 结论：TPA增强CP对肺癌细胞的增殖抑制作用,且抑制荷瘤小鼠肿瘤生长;TPA同时可降低CP的肾毒性,该作用可能与TPA抑制了CP引起的肾脏氧化应激有关。     

双PI3K/mTOR抑制剂NVPBEZ235对宫颈癌Hela细胞的放射增敏作用

目的: 探讨双PI3K/mTOR 抑制剂 NVPBEZ235对宫颈癌Hela细胞的放射增敏作用。方法: 四甲基偶氮唑盐（MTT）及集落克隆法测定各因素对Hela细胞的抑制作用。通过流式细胞仪检测药物联合射线（irradiation,IR）对宫颈癌细胞周期的影响。结果: 与对照组相比,NVPBEZ235在体外能够抑制人宫颈癌细胞的生长。NVPBEZ235、IR联合作用细胞,在体外可以使细胞周期阻滞于G2/M期,二者具有协同作用,联合作用效果显著大于单药作用。结论: 20% IC50 NVPBEZ235在体外能够促进细胞对射线照射的敏感性,抑制细胞的增殖从而实现对宫颈癌细胞的放射增敏作用。     

跨膜蛋白106A在肺癌中的表达分析及其作用研究

目的:探讨跨膜蛋白106A（transmembrane protein 106A,TMEM106A）在肺癌肿瘤中的表达及其与临床病理特征的关系,并进一步研究了该分子对肺癌细胞增殖的影响。方法:收集肺癌病人手术切除标本31例,提取组织RNA,采用荧光实时定量PCR实验,检测肺癌组织以及肺癌旁组织中TMEM106A mRNA的相对表达量。构建TMEM106A慢病毒表达载体Plenti-UBI/TMEM106A,转染至H1299细胞中,实现TMEM106A高表达,采用CCK-8细胞增殖实验和克隆形成实验观察TMEM106A过表达对肺癌细胞H1299 增殖能力的抑制作用。结果:荧光实时定量PCR实验结果显示肺癌组织中,TMEM106A基因的mRNA相对表达量低于肺癌旁对照组。成功构建肺癌H1299-TMEM106A过表达细胞系,与H1299-control比较,细胞系H1299-TMEM106A中TMEM106A表达显著升高;增殖实验结果显示TMEM106A高表达显著抑制了肺癌细胞的增殖能力;克隆形成实验结果显示细胞系H1299-TMEM106A中高表达TMEM106A的肺癌细胞克隆形成能力明显低于H1299-control肺癌细胞（P<0.01）。结论:TMEM106A能抑制肺癌细胞的增殖。     

长链非编码RNA TSIX通过靶向miR-384调控人胰腺癌细胞增殖的研究

目的：观察长链非编码RNA（lncRNA）TSIX在胰腺癌组织及细胞中的表达,并探讨其对细胞增殖的影响及可能的机制。方法：采用qPCR 法检测 TSIX 在5种胰腺癌细胞株（BxPC-3、CAPAN-1、AsPC-1、 CFPAC-1和SW1990）、人正常胰腺导管上皮细胞HPDE6-C7和7例胰腺癌组织及其癌旁组织中的差异性表达。生物信息学预测并分析与TSIX互补配对的miRNA及下游基因。用携带TSIX siRNA基因的重组慢病毒颗粒（LV-siRNA）感染SW1990细胞作为实验组,以阴性对照慢病毒颗粒（LV-NC）作为对照组。通过qPCR检测低表达TSIX对miR-384和Gab2 mRNA表达的影响,通过Western blot检测Gab2和PI3K/AKT通路蛋白的表达,通过流式细胞术、MTT比色法、集落形成实验检测低表达TSIX对SW1990细胞周期、活力及增殖的影响。结果：与胰腺导管上皮细胞HPDE6-C7相比,TSIX在胰腺癌细胞株中均呈高表达（P<0.01）,其中在SW1990细胞中表达水平最高（P<0.01）。TSIX在胰腺癌组织中的表达水平高于其癌旁组织,差异有统计学意义（P<0.05）。SW1990细胞转染TSIX siRNA后,qPCR检测细胞中TSIX表达量明显降低（P<0.01）,miR-384表达升高（P<0.01）,Gab2的mRNA表达降低（P<0.01）;低表达TSIX能显著阻滞细胞周期、抑制细胞活力和集落形成能力（P<0.01）。结论：lncRNA TSIX在胰腺癌组织及细胞中高表达,低表达TSIX可抑制SW1990细胞的增殖,其机制可能为TSIX通过与miR 384互补配对调控Gab2基因的表达。     

下调lncRNA LINC00176对肺癌A549/DDP细胞顺铂耐药和自噬的影响

目的：研究下调lncRNA LINC00176对肺癌A549/DDP细胞顺铂耐药和自噬的影响及机制。方法：qRT-PCR方法测定正常支气管上皮16HBE细胞和肺癌A549、A549/DDP、NCI-H1299、SK-MES-1细胞中LINC00176的表达。将A549/DDP细胞分成对照组、si-NC组、si-LINC00176组、si-LINC00176+Anti-miR-NC组、si-LINC00176+Anti-miR-138-5p组。MTT实验检测顺铂对A549/DDP的半数抑制浓度（IC50）。流式细胞术测定细胞凋亡。Western blot测定LC3-I、LC3-II、Beclin 1、C-Caspase-3蛋白表达。利用荧光素酶报告系统鉴定LINC00176和miR-138-5p的靶向关系。结果：与16HBE细胞比较，A549、A549/DDP、NCI-H1299、SK-MES-1细胞中LINC00176表达水平显著升高（P<0.01）。与A549细胞比较，A549/DDP细胞中LINC00176表达水平显著升高（P<0.01）。与对照组、si-NC组比较，si-LINC00176组A549/DDP细胞IC50显著降低（P<0.01），LC3-II/LC3-I、Beclin 1蛋白表达显著降低（P<0.01），凋亡率、C-Caspase-3蛋白表达、miR-138-5p表达水平显著升高（P<0.01）。LINC00176与miR-138-5p直接结合。与si-LINC00176+Anti-miR-NC组比较，si-LINC00176+Anti-miR-138-5p组A549/DDP细胞IC50显著升高（P<0.01），LC3-II/LC3-I、Beclin 1蛋白表达显著升高（P<0.01），凋亡率、C-Caspase-3蛋白表达显著降低（P<0.01）。 结论：下调lncRNA LINC00176通过靶向上调miR-138-5p能够抑制肺癌A549/DDP细胞顺铂耐药，抑制细胞自噬，诱导细胞凋亡。     

白藜芦醇调控miR-409-3p/FKBP14抑制胃癌细胞BGC823恶性进程

目的：探究白藜芦醇（resveratrol, RES）调控miR-409-3p/FKBP14对胃癌（gastric cancer, GC）细胞恶性生物学进程的影响。方法：CCK-8实验研究RES对BGC823细胞活性的影响；qRT-PCR检测RES对miR-409-3p表达的调控；EdU实验研究RES对BGC823细胞增殖的影响；Transwell实验研究RES对BGC823细胞迁移和侵袭的影响；双荧光素酶报告基因和Western blot实验检测miR-409-3p对FKBP14表达的调控。结果：RES（>200 μmol/L）能够显著抑制BGC823细胞活性。RES通过上调miR-409-3p抑制胃癌细胞增殖、迁移和侵袭。FKBP14是miR-409-3p的靶基因，RES能够通过上调miR-409-3p抑制胃癌细胞中FKBP14的表达。过表达FKBP14后减弱RES的抑癌作用。 结论：RES可通过调控miR-409-3p/FKBP14信号通路在胃癌中发挥肿瘤抑制作用，RES有应用于临床胃癌治疗的潜力。     

西黄丸对H22荷瘤小鼠的抑瘤作用及其机制研究

目的：研究西黄丸对H22荷瘤小鼠的抑制作用及相关作用机制。方法：采用H22荷瘤小鼠模型分析西黄丸对肿瘤抑制作用;流式细胞仪测定血中CD3+、CD4+、CD8+细胞含量;酶联免疫法测定相关因子含量。网络药理学预测其抑制肝癌的相关通路,并用蛋白免疫印迹法（Western blot）对关键蛋白靶点验证。结果：西黄丸给药组可降低H22荷瘤小鼠的肿瘤重量（P<0.05）;升高胸腺指数、脾脏指数（P<0.05）,升高CD4+/CD8+水平（P<0.05）;升高IL-2、IFN-γ的水平,降低IL-6、IL-10的水平（P<0.05）。网络药理学筛选得到77个重要有效成分,28个核心靶点,Western blot验证显示,西黄丸对PI3K-Akt-MMP9通路关键蛋白靶点有显著调节作用。 结论：西黄丸具有抑制肝癌移植瘤的作用,纠正患瘤小鼠的免疫紊乱,其作用机制与多成分多靶点的整合调节效应有关。     

胡黄连苷Ⅱ对MCF-7乳腺癌细胞自噬的影响及其作用机制研究

目的:探讨胡黄连苷Ⅱ对MCF-7乳腺癌细胞自噬及PI3K/AKT/mTOR通路的影响。方法:50只裸鼠随机分为5组,每组10只,分为模型组、3-MA组、胡黄连苷Ⅱ高剂量（100 mg/kg）、中剂量(10 mg/kg)、低剂量(1 mg/kg)组。体外培养人乳腺癌细胞MCF-7,随后移植于裸鼠体内,建立MCF-7乳腺癌皮下移植瘤模型。测量各组裸鼠体质量;测量乳腺肿瘤体积并计算出肿瘤抑制率;HE染色法观察肿瘤细胞形态;TUNEL法检测MCF-7细胞凋亡情况;Western blot检测Beclin1、PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR蛋白的表达。结果:胡黄连苷Ⅱ能显著抑制乳腺癌裸鼠体质量的降低（P<0.01）;提高肿瘤抑制率（P<0.01）;改善病理组织结果;促进MCF-7细胞凋亡;增加Beclin1蛋白的表达;降低PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR蛋白的表达（P<0.01）。结论:胡黄连苷Ⅱ对MCF-7乳腺癌细胞具有显著抑制作用,其机制与抑制PI3K/AKT/mTOR通路从而增强MCF-7细胞自噬有关。