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【交叉科学论坛】2019年第6期: 高性能结构材料瓶颈技术研讨会

发布日期: 2019-05-10

  时   间:2019年5日12日 8:30-18:00  

  地   点:求是楼426会议室

  主办单位:前沿交叉科学研究院

  

       高性能结构材料瓶颈技术研讨会旨在通过沟通交流凝练高端结构材料核心技术的关键科学问题,找准突破前沿交叉科学难题技术方向,提出高性能合金(轻质、高强、耐腐蚀、抗蠕变、长寿命、抗辐照等)、高性能金属基与陶瓷复合材料(轻质、高硬度、耐摩擦、抗高温等)结构材料的制备、加工、测试、表征、预测等技术的关键科学问题,深层次推动交流合作,传递材料科技领域前沿学术信息,聚焦我国经济高速发展对高性能结构材料科学技术研究与开发的迫切需求,找准解决瓶颈技术难题的主要研究方向。

  

     报告题目

  叶片单晶生长的过程控制理论与实践

  报告人:李建国

  

 

  李建国,上海交通大学材料科学与工程学院教授,博士生导师。国家有突出贡献的中青年专家和国家杰出青年基金获得者。国家“973”计划首席科学家。 主要从事凝固理论与凝固控制技术、金属功能材料制备方面的研究。承担和完成包括国家重大基础研究项目“973”、国家杰出青年基金和国家自然科学基金重大、面上项目等课题三十多项。

 

  报告内容简介

 

  与常规物理意义上的单晶不同,发动机叶片单晶是以发达的树枝状生长的近终成形构件。要获得完整的单晶,对选晶和生长阶段的需要进行精细控制。本研究证明传统的选晶方法具有本征的低成功率,需要彻底改变;通过对生长过程中枝晶受力和变形行为的分析,建立了以液/固界面宏观曲率为控制条件的避免枝晶变形超差的数学模型;通过对单晶生长过程中热流随叶片截面变化的分析,建立了以等热流为条件的单晶生长抽拉速度的控制方程。提出了定量表达叶片单晶炉温度场质量的一个无量纲指数,可以作为叶片单晶制备装备的衡量标准。基于建立的理论模型,发展了新的叶片单晶生长装备和自适应控制系统,在XXX单晶叶片生产中获得了应用。

  

  报告题目

  基于亚快速凝固的高性能轻合金设计与组织控制

  报告人:王慧远

  

 

  王慧远,吉林大学材料学院院长,教授,博士生导师。教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、全国优秀博士学位论文获得者。主要从事轻合金非平衡凝固与组织控制等制备科学与加工技术研究。主持国家自然科学基金重大项目课题和面上项目、国家863计划课题、国家重点研发计划项目(政府间国际合作)等国家和省部级项目30余项。授权国家发明专利16件;发表SCI论文150余篇,被SCI他引2900余次。作为主要获奖人获吉林省科学技术发明一等奖、自然一等奖和国家技术发明二等奖。担任JMST编委、JMA编委等学术兼职。

 

报告内容简介

 

  随着汽车制造、航空航天和国防军工等领域轻量化的发展,对轻质金属结构材料综合性能的要求日益提高。轻质铝、镁合金是实现轻量化的关键材料,其中板带材用途广泛。然而,高端轻合金板带材仍然依赖进口。因此,我国亟需提升轻合金板带材制备技术以实现高性能化,同时要求绿色节能以符合我国环境保护与可持续发展的需求。亚快速凝固铸轧技术为代表的薄带连铸技术是一种同时具备高性能化潜力和高效节能特点的制备新技术。然而,目前对亚快速凝固高性能轻合金成分设计与组织控制的认识尚不够深入,限制了我国自主研发高端轻合金的发展和应用。本课题组基于亚快速凝固特点,开展了多元少量高强韧铝合金和超塑性镁合金成分设计与液固协同组织控制研究,预期为发展自主知识产权的新型高性能轻合金及其短流程可控制备提供借鉴。

  

报告题目

  低活化铁素体/马氏体耐热钢及其固相连接技术进展

  报告人:刘永长

  

  

  刘永长,天津大学材料科学与工程学院教授,博士生导师,先进金属材料研究所所长,国家杰出青年科学基金获得者、国家“万人计划”中青年科技创新领军人才入选者、天津市“131”科技创新团队(金属成形与加工)负责人。主持国家磁约束核聚变专项课题、国家“863”计划课题、国家钢铁联合基金重点项目、教育部重大科技创新计划培养项目等多项。先后获第七届中国金属学会冶金青年科技奖、Journal of Materials Science & Technology突出贡献奖、天津市科技进步一等奖、天津市技术发明二等奖、中国材料研究学会科学技术二等奖等奖项。担任中国材料研究学会、中国金属学会和中国热处理学会理事,Journal of Alloys & Compounds副主编,Journal of Materials Science & Technology、中国有色金属学报、材料热处理学报等期刊编委。

  

报告内容简介

 

  首先对课题组正在开展的高温金属结构材料相变行为、强化机制和组织控制技术方面的工作加以简单的介绍。然后结合前期高Cr铁素体耐热钢材料的研发经验,明确低活化铁素体/马氏体钢的成分设计思路,如采用低活化元素如V、Ta、W等来替代Mo、Nb、Co等,通过降低C含量促进纳米级MX沉淀析出,并抑制M23C6沉淀的析出。在此基础上,分析低活化铁素体/马氏体钢热变形过程的组织演变行为,明确相应的热处理工艺,阐明低活化铁素体/马氏体钢中温拉伸塑性变形与室温塑性变形过程中织构演化的差异性。最后对两种固相连接(搅拌摩擦焊和真空扩散焊)低活化铁素体/马氏体钢接头的组织性能进行了分析。

  

     报告题目

  汽车轻量化与底盘件制造技术

  报告人:张虎

  

 

  张虎,北京航空航天大学教授、博士生导师,曾主持和承担多项国家和企业科研项目,如国家自然科学基金项目、国家“863”课题、国防“973”课题、国防预研项目、国防基金项目和国防重大专项项目。研发的“低压铸造计算机控制系统”市场占有率一度超过70%,被汽车车轮行业誉为“改变了整个行业的技术”。近五年发表SCI论文60余篇,获国家发明专利28项。

  

报告内容简介

 

  轻量化是燃油汽车节能减排、新能源汽车降耗增程的最重要途径之一,以铝合金等轻量化材料代替传统的钢铁材料,已成为汽车设计更新换代的必然选择。据统计,控制臂、转向节、副车架等底盘件实现以铝代钢,可以降低油耗3~5%;未来铝合金汽车底盘件行业的国内市场规模将达到1000亿以上。本文介绍了高品质铸造铝合金汽车底盘件生产技术现状与研究进展。

  

      报告题目

  新型轻金属复合材料研究进展

  报告人:姜风春

  

 

  姜风春,哈尔滨工程大学教授,博士生导师。国家重点研发计划“增材制造与激光制造”专项负责人(首席专家)。现任黑龙江省增材制造创新团队负责人、哈尔滨工程大学先进材料成形与制造团队负责人、中国力学学会爆炸力学专业委员会委员、科工局军用材料基础与应用技术专家、中国3D打印联盟理事。目前主要进行金属复合材料优化设计与先进制造、增材制造技术与装备、材料性能测试等研究。迄今为止,已经发表学术论文160 余篇,申请国家发明专利15项。

 

  报告内容简介

 

  新型金属层状复合材料和金属空心球复合材料具有低密度、高比强度、高吸能、高阻尼以及隔热、隔声、屏蔽等优异性能,是近年来发展的结构-功能一体化新型金属复合材料,在航空航天、舰船、兵器等领域具有广阔的应用前景。近年来,哈尔滨工程大学先进材料成形制造团队在新型金属层状复合材料和金属空心球铝基复合材料的设计、制备、微结构表征和性能测试分析等方面做了一些基础研究工作。本报告将主要介绍团队在Ti-Al系金属间化合物层状复合材料和金属空心球铝基复合材料方面的研究进展,主要包括:超声波快速固结成形制造技术、连续纤维均匀分布控制技术、金属空心球低成本制造技术;金属叠层界面、纤维界面和金属空心球与基体界面等微观组织表征和复合材料性能能测试等方面的研究结果。

 

 报告题目

  高性能镁合金的研究进展与面临的挑战

  报告人:杨院生

  

 

  杨院生,中国科学院金属研究所研究员,学位委员会委员,先进材料凝固与制备创新研究组组长,博士生导师。长期从事高温合金、耐热钢、镁合金、铝合金等新型金属材料的设计与制备、凝固技术与材料制备及模拟计算等研究,共主持20余项国家和省部级科技项目,包括国家自然科学基金重大项目课题、重点项目和面上项目,国家973计划课题、国防973课题、国家科技支撑项目课题、国家重点研发计划课题、国防科工委重要课题、中科院重大项目等。获省部级奖5 项,发表论文300余篇,其中SCI 收录160 余篇,参编专著4 部,获专利40余项。

  报告内容简介

 

  镁合金是最轻的金属结构材料,对于装备轻量化具有重要意义。目前,对镁合金的应用需求不断增加,对镁合金的力学性能提出了越来越高的要求。本报告将主要介绍近年来在镁合金力学性能方面取得的研究进展,以及面临的挑战和未来的发展趋势。

  

报告题目

  高强韧压铸铝合金材料及高真空压铸技术

  报告人: 熊守美

  

 

  熊守美 , 清华大学机械工程系教授、博士生导师,2004年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。在国内外发表学术论文90余篇(SCI收录17篇、EI收录31篇)。获奖成果4项,其中清华大学基础研究成果奖1项、国家教育部科技进步一等奖1项、二等奖1项、北京市科技进步二等奖1项。主要从事铸造过程模拟仿真及材料近净成形工艺研究。

  报告内容简介

 

  随着新能源汽车的迅速发展及汽车轻量化的需求增加,汽车行业对高压铸造铝合金结构件的需求与日俱增,将对高压铸造技术的发展趋势将产生深远的影响。报告将结合汽车轻量化需求,重点介绍高强韧压铸铝合金材料及高真空压铸术现状及发展趋势,同时,报告将结合清华大学在相关领域的研究进展,包括高真空技术对真空系统、模具密封及真空压铸压射工艺的要求,及通过压铸合金的工艺-组织-性能关系研究,提出了高真空、高速压射及控制预结晶组织的优化真空压铸工艺。

  

     报告题目

  铸造成形铝合金组织性能与工艺关系

  报告人:王宏伟

  

 

  王宏伟,哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室教授,博士生导师。一直从事优质大型复杂铝合金件低差压铸造理论与工艺、高强铝合金熔配技术、低差压铸造装备研制、金属基复合材料及铸造等方面研究。承担和参与完成总装先进制造预研项目4项,目前在研总装先进制造预研项目2项;承担和参与国家自然科学基金项目、航天先进制造技术联合基金重点项目、国防精密热加工重点实验室基金项目、国防领域军工产品合作项目20余项;发表论文70余篇,SCI收录50余篇,参编出版教材1部,专著3部,授权发明专利多项。研制的高强铝合金熔配技术、低差压铸造装备在多家企业推广应用。获国防科技进步二等奖1项。培养博士10余人,硕士30余人。

  

      报告内容简介

 

  铸件的性能由本身的材料的性质决定,但同时又与铸造工艺参数、铸件结构息息相关。报告介绍了合金精确成分控制的意义,铸件尺度因素及位置因素与铸件性能关系,冷却条件对铸件性能的影响。最后介绍了轻质铝锂合金铸造性能的研究情况。

  报告题目

  合金中的超微结构-材料科学难题的突破口

  报告人:赵新青

 

  

 

  赵新青,北京航空航天大学教授、博士生导师,主要从事金属材料相变,相变热力学和动力学以及形状记忆合金的研究工作,主持和参加国防“973”、国家“863”、“十五”预研和国家自然科学基等多项课题的研究工作。在国际和国内知名期刊发表学术论文50多篇。

  

 报告内容简介

 

  近年来对部分铁弹合金体系(具有马氏体相变)的微结构探索研究表明,超微结构的形成及演化对合金的物理性能和力学行为具有重大影响。例如钢淬火硬化的物理机制来源于马氏体内部的超微结构抑制了孪晶运动,从而导致了钢中马氏体的高硬度和高脆性;零膨胀和恒弹性合金的反常温度特性机理与温度变化过程中的超微结构演化密切相关。这些合金中具有或演化出的超级微结构可成为引发合金奇异物理特性的关键因素,对这些微结构的关注和深入研究有望获得重要的学术研究成果,并对先进材料的设计研发提供有益的新思路。

  

     报告题目

  再结晶态超细晶金属材料力学性能研究

  报告人:田艳中

  

 

  田艳中,东北大学材料科学与工程学院教授,博士生导师。长期从事金属材料强韧化,高强高导金属材料,高性能金属材料构筑等研究。曾获2015年中科院金属所“SYNL青年创新奖”,2015年中科院金属研究所“所优秀学者”,2018年第六届中国科学院沈阳分院优秀青年科技人才奖。

  

报告内容简介

 

  金属材料的强度和塑性通常呈倒置关系,此消彼长。如何通过组织设计平衡两个力学性能指标,是目前研究的热点和难点。国内外研究者通过多种不同方法,已经成功实现金属材料强韧化。本人及合作者近期提出了制备具有再结晶结构超细晶材料的设想,并且在众多材料体系中已经成功实现制备。该类材料不仅具有均匀的超细晶微观组织,还拥有优异的拉伸和疲劳性能。在本次报告中,将就再结晶超细晶材料的制备、典型组织、拉伸及疲劳性能进行简要介绍,之后以超细晶高熵合金为例,探讨预应变历史诱发强韧化效应。