2018年度陕西科学技术奖推荐项目公示信息表.PDFVIP

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2018 年度陕西省科学技术奖推荐项目公示信息表 一、项目名称:非平衡金属材料固态相变动力学理论及应用研究 二、项目简介(限1500 字) 本项目属于材料加工工程科学领域。大多金属材料在加工过程中均涉及固态 相变,其动力学决定相变发生、发展及最终产物类型、形态及尺度等特征,也决 定了材料最终服役性能。随非平衡技术的快速发展,金属材料固态相变的复杂性 也不断提高,如何不依赖于经验而准确描述并有效控制这一过程成为本领域的挑 战性难题,也是我国重要装备制造领域迫切需要解决的关键科学问题之一。在国 家自然科学基金杰青基金、重点、面上项目等资助下,本项目历经15 年系统深 入研究,在非平衡材料固态相变理论方面取得了突破性进展,推动了金属材料热 加工工程学科的发展。主要发现点如下: 1、建立了综合考虑扩展等动力学和热力学效应的固态相变动力学模型以准 确描述相变机理。发现并定量表征了与相变路径相关的热-动力学效应,提出了 耦合热力学驱动力变化的纳米晶长大热-动力学模型,扩展了传统可加性原理及 等动力学概念,发展了基于新相与母相间错配的固态相变热-动力学框架,更为 精确地描述了相变机理。 2 、揭示了非平衡凝固和固态相变共同作用下的微观组织演化规律以准确预 测组织形成。发现了非平衡凝固热-动力学竞争的本质,提出了非平衡凝固与固 态相变一体化的概念,准确预测了晶粒细化的动力学过程,实现了DD3 高温合 金和A356 铸造铝合金制备的热-动力学协同,在不降低力学性能的前提下省却了 传统工艺必需的热处理过程。 3 、提出了基于热-动力学参数协同变化的相变路径设计方法以准确控制相 变过程。发现了非平衡相变中溶质与缺陷的交互作用机制,提出了基于热-动力 学协同的相变调控新思路,实现了晶界及位错的稳定性调控,建立了工艺参数同 热-动力学函数耦合的相变路径设计方法,实现了非晶、纳米晶及工程合金中面 向目标性能的组织调控。 本项目开拓出“非平衡相变过程控制与组织形成理论” 的新学科增长点。在本 领域重要国际期刊发表SCI 论文 131 篇,其中一区45 篇,二区39 篇;20 篇代 表论文包括金属材料领域最具影响力期刊 ACTA MATER 12 篇、SCRIPTA MATER 3 篇、ESI 高被引论文2 篇,被NATURE 、SCIENCE、PNAS 、JACS 、 PRL、ACTA MATER 等期刊他引412 次(SCI 他引363 次);在世界青年科学家 大会等重要学术会议做邀请报告30 余次。项目提出的相变调控技术获国家授权 发明专利 4 件。美国 Sandia 国家实验室材料学部主任 Holm 结合本成果,在 SCIENCE 上撰文揭示了纯金属晶粒长大停止的本质;荷兰皇家科学院院士 van der Zwaag 在专著《Phase Transformations in Steels 》中称该方法是“全面且普适的 模型,提供了准确可靠的动力学参数确定方法” 。凝固领域权威 Rappaz 在专著 1 《Solidification》中将本成果作为包晶合金凝固组织微观偏析的典型例证;中国 工程院院士薛群基等将本成果应用于非平衡凝固效应下形核、长大及晶体缺陷控 制的研究。本成果关于氢与位错交互作用可导致位错密度增大的实验结果被写入 国际材料领域经典教科书《Physical Metallurgy》必威体育精装版第五版;相变调控方法应用 于重要工程合金研发,大幅缩短了宝钢155Ksi 高强韧套管钢研发周期,材料0 oC 横向冲击韧性比国内外同类产品高50%,突破了火箭军XX 型号用铝合金关键部 件多项技术难题,产品在火箭军研究院 XX 产品研制竞标中获得综合性能第二 名。项目执行期内,项目主持人获批国家杰出青年科学基金、获聘长江学者特聘 教授、获中国青年科技奖,并入选中组部万人计划领军人才;项目第二完成人获 德国洪堡奖学金。 2 三、主要论文专著目录(限20 条) 年卷

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