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高熵合金论文的发表数目

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高熵合金论文的发表数目

有人认为非晶或玻璃的原子混乱度高或熵高,而高熵必然导致高的玻璃化形成能力,所以有人提出一个混乱理论。但是,后来有学者发现高熵和高的玻璃化形成能力并不一致,倒是发现有些高混合熵合金可以形成单相固溶体。对此,叶均蔚等认为这种固溶体是高混合熵稳定的固溶体,因此命名为高熵合金。至于为什么高混合熵合金玻璃化形成能力并不高,张勇等统计了大量的高混合熵合金,从原子尺寸差,混合焓和混合熵角度作了系统分析,并用Adam-Gibbs方程作出了解释。已有的研究报道发现,高熵合金具有一些传统合金所无法比拟的优异性能,如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性、高热阻、高电阻等,从而成为在材料科学和凝聚态物理领域中继大块非晶之后一个新的研究热点。目前,高熵合金的研究多是集中在铸态下的性能测试,我们知道铸态下的产品有着天然的性能缺陷(如由于热胀冷缩造成的空洞、疏松等),而对其热处理、热加工后的性能研究缺少有报道。有人曾预言,未来几十年内,最有发展潜力的三大研究热点是大块非晶、复合材料和高熵合金。

导读: 本文报道了Cr7Mn25Co9Ni23Cu36高熵合金(HEA)在热处理条件下的相分解以及二次相的形成对其拉伸力学响应的影响。显微组织分析表明,800 C 2 h和600 C 8 h的热处理会导致σ相的形成,但在600 及2h以下的热处理中没有观察到σ相。将实验观察到的热稳定性和相与计算的相图进行比较,并借助热力学和动力学进行合理化。基于从头计算讨论了相分解的机理,结果表明分解成两个固溶体相在能量上优于具有标称组成的单一固溶体相。

对于金属结构材料,实现强度和延展性的良好结合是一个重要目标。常用方法包括优化合金成分和控制加工路线。多主合金或高熵合金的发现拓宽了合金设计的领域,是材料领域的重要突破。

目前,已经使用了许多方法来开发具有良好性能的热等静压合金,其中,热处理是一种简单、有效和廉价的提高合金力学性能的方法。近年来,学者们热衷于研究热处理对某些合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,当温度从0 升至1000 时,无相分离发生,说明HEA在较宽的温度区间内具有良好的相稳定性。

近日,哈工大陈瑞润教授团队通过电弧熔炼设计和制备了Cr7Mn25Co9Ni23Cu36 HEA,其在室温和铸态下展现出非常好的强度和延展性组合,研究成果发表于金属顶刊《Acta Materialia》,以 “Experimental and theoretical investigations on the phase stability and mechanical properties of Cr7Mn25Co9Ni23Cu36 high-entropy alloy”为题。文中研究了200 1000 下热处理对合金显微组织和室温力学性能的影响,并将实验相组成和热稳定性与热力学计算进行比较。用计算相图法(CALPHAD)确定的生成吉布斯能分析了σ相和FCC相的稳定性。此外,讨论了高温下的相分解机理。

论文链接:

SEM和TEM图像显示,合金800 热处理2h时,形成了富Cr和富Co的σ相,这与CALPHAD的预测相吻合。

在 600 的温度下热处理的样品中没有观察到σ相,但通过CALPHAD进行了预测。这种差异和动力学因素有关,600 热处理时间的延长证实了合金的显微组织变化。

EMTO-CPA的计算结果表明,在低温和高温下,与名义成分的合金相比,分解体系(FCC_1和FCC_2)在能量上是优选的。

热处理温度从200 提高到600 ,屈服强度和抗拉强度分别从401 MPa提高到581 MPa,以及从700 MPa提高到829 MPa,同时,伸长率从35%降低到22%。这些变化归因于600 C热处理时纳米沉淀的细化。

由于屈服和极限抗拉强度分别下降至303 MPa和530 MPa,延展性降低至断裂应变的15%,因此800 C热处理导致断裂韧性下降,强度的显著降低是由于形成的σ析出物分布不均,尺寸无明显变化。σ相的形成对合金的拉伸力学性能是有害的。

层错是晶体面序列上的不规则性。因此,晶体基态结构中的层错与过剩的能量有关,称为层错能(SFE)。

在此,来自美国俄亥俄州立大学的Maryam Ghazisaeidi等研究者,重新讨论了层错能(SFE)的意义和致密合金中晶格位错平衡解离的假设。相关论文以题为“Stacking fault energy in concentrated alloys”发表在Nature Communications上。

论文链接:

SFE测量了相对于另一个原子平面的剪切能量成本,因此,直接与晶体对变形的响应有关。根据Frank法则,在晶格位错分解为部分位错以降低弹性能的过程中,会产生层错。因此,层错区域的大小(部分位错之间的距离),是由部分位错之间的排斥性弹性相互作用和它们之间产生层错的能量之间的平衡所决定的,即SFE。 在面心立方(fcc)晶体中,SFE和位错的解离宽度会影响位错的迁移率、交叉滑移的能力和孪晶的形成,所有这些因素都决定着晶体的力学行为。

通过合金化引入化学变化,进一步影响SFE,进而影响力学响应。在fcc晶体中,层错区域以部分位错为界,由两个具有六方致密排列(hcp)结构的原子平面组成。Suzuki等人研究表明,该区域溶质的平衡浓度可能与平均体积浓度不同。溶质向或从层错区偏析或耗尽,改变了SFE,进而影响位错行为。而这种现象,已在许多合金体系中广泛观察到。

随着合金的成分变得更加复杂,例如,在不锈钢或高温合金中,SFE的合金化效应,在决定相互竞争的变形机制中起着更加突出的作用。例如,钢中马氏体相变和机械孪生等二次变形模式的激活均与SFE直接相关。随着SFE的减小,变形机制由位错滑移向位错滑移和孪晶(孪生诱导塑性效应或TWIP效应)转变为位错滑移,γfcc转变为ϵhcp马氏体相变(相变诱导塑性效应或TRIP效应)。

高熵合金(HEAs)将成分的复杂性带到一个新的极端。HEAs是等浓度或接近等浓度的多组分合金,其中溶质和溶剂的概念不存在。在这种情况下,SFE很可能受到局部原子构型的影响,因为一些原子键比其他原子键更难打破。Smith等人观察了CoCrNiFeMn中层错宽度沿位错线的局部变化,证明了HEAs中局部效应的重要性。

但在这里,有两个基本问题急需解决:(1)SFE还能被认为是晶体特有的固有属性吗?(2)解离距离和位错迁移率仍然受SFE控制吗?

鉴于此,研究者使用NiCo系统模型进行了计算演示,该模型完全可混溶,可以检测一系列成分和温度。此外,hcp和fcc的有利度以及SFE的符号可以通过改变成分来调整。此外,该体系不容易形成SRO,因此,可以将这种效应从随机合金中仅由成分波动引起的效应中分离出来。

研究表明,SFE在纯金属中具有独特的价值。然而,在超过稀释极限的合金中,SFE值的分布取决于局部原子环境。通常,部分位错之间的平衡距离是由部分位错之间的排斥性弹性相互作用和SFE的唯一值之间的平衡决定的。这种假设被用来从金属和合金中位错分裂距离的实验测量来确定SFE,通常与计算预测相矛盾。研究者在模型NiCo合金中使用原子模拟,研究了在具有正、零和负平均SFE的成分范围内的位错解离过程,令人惊讶的是,在所有情况下,在低温下都能观察到稳定的、有限的分裂距离。然后,研究者计算了去相关应力,并检查了部分位错的力平衡,考虑了对SFE的局部影响,发现即使SFE分布的上界在某些情况下也不能满足力平衡。此外,研究者还证明了在浓固溶体中,位错与局部溶质环境相互作用产生的阻力,成为作用于部分位错的主要力。在这里,研究者证明了高溶质/位错相互作用的存在,而这在SFE的实验测量中是不容易测量且容易忽略的,从而使得SFE的实验值不可靠。(文:水生)

图1 等原子CrCoNi介质熵合金离解位错的表征。

图2 晶格位错离解过程中能量的示意图变化。

图3 NiCo随机合金中边缘位错的解离。

图4 解离过程中作用在肖克利部分位错上的力。

图5 NiCo随机合金有限温度fcc-hcp自由能与局部层错能的比较。

图6 NiCo随机合金中边缘位错的去相关过程。

图7 fcc Co中存在部分位错的Ni溶质相互作用能图。

图8 溶质/位错相互作用的估计。

图9 解离过程中作用在肖克利部分位错上的各种力的图解演示。

高熵合金期刊投稿

《Progress in Materials Science》:液态铅/铅铋冷却反应堆结构材料的环液态铅/铅铋冷却快中子核反应堆(简称“铅基快堆”,下同)具有能量密度高、本征安全性好、核燃料利用效率高等优点,被第四代核能系统国际论坛(GIF)列为最有希望首先实现商用的第四代堆型,也是近20年来核能领域研究的重点和热点核技术之一。该堆型在陆地、深海和深空等多种场景下均具有广阔的应用前景,其最早应用可追溯至上个世纪前苏联成功研制的阿尔法级铅铋核动力潜艇。但是,铅和铅铋介质对不锈钢的性能具有较强的环境退化作用,严重制约了该堆型的大规模工程化应用。近日,深圳大学物理与光电工程学院核科学与核技术系先进核能团队的龚星博士(副研究员)在国际材料科学领域顶尖综述期刊《Progress in Materials Science》(最新IF=39.58,中科院一区)上发表题为《Environmental degradation of structural materials in liquid lead- and lead-bismuth eutectic-cooled reactors》的综述文章,全文约8.5万字,含6大章节(约60个小节),111个图。该论文第一作者和共同通讯作者均为深圳大学的龚星副研究员,第二作者是美国麻省理工(MIT)的Michael P Short教授,第三作者是法国HESAM Université的Thierry Auger教授,第四作者是比利时核能研究中心(SCK CEN)的Evangelia Charalampopoulou博士,第五作者兼共同通讯作者是在比利时核能研究中心(SCK CEN)和英国University of Huddersfield同时任职的Konstantina Lambrinou教授。《Progress in Materials Science》是国际材料科学研究领域的顶尖综述性学术期刊,该期刊不接受自由投稿,主要由期刊编辑邀请在相关领域做出突出贡献的学者对热点领域的研究进展和未来方向进行综述和展望。该期刊在材料学领域具有重大影响力,每年仅出版6至8期,每期仅刊登3至6篇文章,2020年影响因子为39.58,5年影响因子39.026。该论文首先介绍了液态铅和铅铋共晶合金作为核反应堆冷却剂的优点以及应用前景、概括了结构材料(主要包括商用不锈钢)在液态铅和铅铋介质中面临的主要性能环境退化效应和相关抑制技术手段,然后详细综述了316L、15-15Ti和T91等三种结构钢在液态铅铋(和铅)环境中的液态金属腐蚀和液态金属脆化这两种最重要的性能退化现象的基本特点、关键影响因素和微观机理,并综述了抑制这两种性能退化效应的技术手段的优缺点,包括系统设计优化(优化堆内构件几何形状降低紊流等)、主动氧控(结合大量腐蚀数据绘制了详细的316L系列奥氏体不锈钢和9Cr/12Cr铁素体/马氏体钢的氧控边界图)、材料改进(合金化、表面涂层、新材料开发如高熵合金、MAX相等),论文最后总结了不锈钢的液态金属腐蚀和液态金属脆化性能的基本结论以及相关抑制技术措施、展望了铅基快堆材料近期和中长期发展方向。该综述论文对铅基快堆材料的发展具有重要参考作用。

高熵合金新材料投《自然》期刊又快又容易。高熵合金具有N个元素和组成{Cν=1,N}的竞争性晶体结构,为独特的化学和力学性能提供了巨大的设计空间。来自美国艾奥瓦州立大学美国能源部艾姆斯实验室的DuaneD.Johnson等研究者,为了实现计算设计,使用了一种元启发式杂化布谷鸟搜索(CS)来动态构建合金构型模型,该模型具有目标原子位置和任意晶格上的配对概率,由超胞随机近似(SCRAPs)与S位给出。而《Nature》杂志1869年创刊于英国,是世界上最早的国际性科技期刊,涵盖生命科学、自然科学、临床医学、物理化学等领域。自成立以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破,影响因子40.137(17年数据)。其办刊宗旨是将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展。故高熵合金新材料投《自然》期刊又快又容易。

高熵合金英文投稿期刊

《Progress in Materials Science》:液态铅/铅铋冷却反应堆结构材料的环液态铅/铅铋冷却快中子核反应堆(简称“铅基快堆”,下同)具有能量密度高、本征安全性好、核燃料利用效率高等优点,被第四代核能系统国际论坛(GIF)列为最有希望首先实现商用的第四代堆型,也是近20年来核能领域研究的重点和热点核技术之一。该堆型在陆地、深海和深空等多种场景下均具有广阔的应用前景,其最早应用可追溯至上个世纪前苏联成功研制的阿尔法级铅铋核动力潜艇。但是,铅和铅铋介质对不锈钢的性能具有较强的环境退化作用,严重制约了该堆型的大规模工程化应用。近日,深圳大学物理与光电工程学院核科学与核技术系先进核能团队的龚星博士(副研究员)在国际材料科学领域顶尖综述期刊《Progress in Materials Science》(最新IF=39.58,中科院一区)上发表题为《Environmental degradation of structural materials in liquid lead- and lead-bismuth eutectic-cooled reactors》的综述文章,全文约8.5万字,含6大章节(约60个小节),111个图。该论文第一作者和共同通讯作者均为深圳大学的龚星副研究员,第二作者是美国麻省理工(MIT)的Michael P Short教授,第三作者是法国HESAM Université的Thierry Auger教授,第四作者是比利时核能研究中心(SCK CEN)的Evangelia Charalampopoulou博士,第五作者兼共同通讯作者是在比利时核能研究中心(SCK CEN)和英国University of Huddersfield同时任职的Konstantina Lambrinou教授。《Progress in Materials Science》是国际材料科学研究领域的顶尖综述性学术期刊,该期刊不接受自由投稿,主要由期刊编辑邀请在相关领域做出突出贡献的学者对热点领域的研究进展和未来方向进行综述和展望。该期刊在材料学领域具有重大影响力,每年仅出版6至8期,每期仅刊登3至6篇文章,2020年影响因子为39.58,5年影响因子39.026。该论文首先介绍了液态铅和铅铋共晶合金作为核反应堆冷却剂的优点以及应用前景、概括了结构材料(主要包括商用不锈钢)在液态铅和铅铋介质中面临的主要性能环境退化效应和相关抑制技术手段,然后详细综述了316L、15-15Ti和T91等三种结构钢在液态铅铋(和铅)环境中的液态金属腐蚀和液态金属脆化这两种最重要的性能退化现象的基本特点、关键影响因素和微观机理,并综述了抑制这两种性能退化效应的技术手段的优缺点,包括系统设计优化(优化堆内构件几何形状降低紊流等)、主动氧控(结合大量腐蚀数据绘制了详细的316L系列奥氏体不锈钢和9Cr/12Cr铁素体/马氏体钢的氧控边界图)、材料改进(合金化、表面涂层、新材料开发如高熵合金、MAX相等),论文最后总结了不锈钢的液态金属腐蚀和液态金属脆化性能的基本结论以及相关抑制技术措施、展望了铅基快堆材料近期和中长期发展方向。该综述论文对铅基快堆材料的发展具有重要参考作用。

导读: 本文报道了Cr7Mn25Co9Ni23Cu36高熵合金(HEA)在热处理条件下的相分解以及二次相的形成对其拉伸力学响应的影响。显微组织分析表明,800 C 2 h和600 C 8 h的热处理会导致σ相的形成,但在600 及2h以下的热处理中没有观察到σ相。将实验观察到的热稳定性和相与计算的相图进行比较,并借助热力学和动力学进行合理化。基于从头计算讨论了相分解的机理,结果表明分解成两个固溶体相在能量上优于具有标称组成的单一固溶体相。

对于金属结构材料,实现强度和延展性的良好结合是一个重要目标。常用方法包括优化合金成分和控制加工路线。多主合金或高熵合金的发现拓宽了合金设计的领域,是材料领域的重要突破。

目前,已经使用了许多方法来开发具有良好性能的热等静压合金,其中,热处理是一种简单、有效和廉价的提高合金力学性能的方法。近年来,学者们热衷于研究热处理对某些合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,当温度从0 升至1000 时,无相分离发生,说明HEA在较宽的温度区间内具有良好的相稳定性。

近日,哈工大陈瑞润教授团队通过电弧熔炼设计和制备了Cr7Mn25Co9Ni23Cu36 HEA,其在室温和铸态下展现出非常好的强度和延展性组合,研究成果发表于金属顶刊《Acta Materialia》,以 “Experimental and theoretical investigations on the phase stability and mechanical properties of Cr7Mn25Co9Ni23Cu36 high-entropy alloy”为题。文中研究了200 1000 下热处理对合金显微组织和室温力学性能的影响,并将实验相组成和热稳定性与热力学计算进行比较。用计算相图法(CALPHAD)确定的生成吉布斯能分析了σ相和FCC相的稳定性。此外,讨论了高温下的相分解机理。

论文链接:

SEM和TEM图像显示,合金800 热处理2h时,形成了富Cr和富Co的σ相,这与CALPHAD的预测相吻合。

在 600 的温度下热处理的样品中没有观察到σ相,但通过CALPHAD进行了预测。这种差异和动力学因素有关,600 热处理时间的延长证实了合金的显微组织变化。

EMTO-CPA的计算结果表明,在低温和高温下,与名义成分的合金相比,分解体系(FCC_1和FCC_2)在能量上是优选的。

热处理温度从200 提高到600 ,屈服强度和抗拉强度分别从401 MPa提高到581 MPa,以及从700 MPa提高到829 MPa,同时,伸长率从35%降低到22%。这些变化归因于600 C热处理时纳米沉淀的细化。

由于屈服和极限抗拉强度分别下降至303 MPa和530 MPa,延展性降低至断裂应变的15%,因此800 C热处理导致断裂韧性下降,强度的显著降低是由于形成的σ析出物分布不均,尺寸无明显变化。σ相的形成对合金的拉伸力学性能是有害的。

关于熵的论文发表

克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)

在国家物理工程研究所,维恩与路德维希·霍尔伯恩一起研究用勒沙特列温度计测量高温的方法,同时对热动力学进行理论研究,尤其是热辐射的定律。1893年,维恩提出波长随温度改变的定律,后来被称为维恩位移定律。 1894年他发表了一篇关于辐射的温度和熵的论文,将温度和熵的概念扩展到了真空中的辐射。1896年前往亚琛接替菲利普·莱纳德后,他在那里建立实验室研究真空中的静电放电,1897开始研究阴极射线,借助带莱纳德窗的高真空管,他确认了让·巴蒂斯特·皮兰两年前的发现,即阴极射线由高速运动的带负电的粒子(电子)组成。几乎与约瑟夫·汤姆生在剑桥发现电子的同时,维恩用与汤姆生不同的方法测量到了这些粒子带电量和质量的关系,并且得出了与汤姆生相同的结果,即它们的质量只有氢原子的一千分之一。1898年维恩又研究了欧根·戈尔德施泰因发现的阳极射线,指出它们的带正电量与阴极射线的带负电量相等,他测量了它们在磁场和电场影响下的偏移,并得出阳极射线由带正电的粒子组成,并且它们不比电子重的结论。维恩所使用的方法在约20年后形成了质谱学,实现了对多种原子及其同位素质量的精确测量,以及对原子核反应所释放能量的计算。1900年维恩发表了一篇关于力学的电磁学基础的理论论文,此后又继续研究阳极射线,并在1912年发现,在并非高真空的环境下,气压不是非常弱时,阳极射线通过与残余气体的原子碰撞,会在运动过程中损失并重得它们的带电量。1918年他再次发表对阳极射线的研究结果,他测量了射线在离开阴极后,发光度的累积减少过程,通过这些实验,他推断出在经典物理学中所称的原子发光度的衰退,对应于量子物理学中的原子处于活跃状态的时间有限。维恩在概率论和逻辑学方面有所贡献,他在1866年的《机会逻辑》和1881年的《符号逻辑》等在19世纪末及20世纪初曾享有很高的声誉。他修正了棣莫弗(De Moivre)的一个经典概率论定义,将「在m次试验中,成功n次,则成功的概率为n/m」,修改为「在m(m为一个大数)次试验中,成功n次,则成功的概率为当m趋向无穷大时n/m的极限值」,但此定义仍然有缺点。联系著这个定义,他还研究了著名的「圣彼得堡悖论」(St. Peterburg Paradox)。在逻辑学方面,维恩曾澄清了布尔在1854年的《思维规律的研究》中一些含混的概念。但其最主要的成就是系统解释并发展了几何表示的方法。他作出一系列简单闭曲缐(圆或更复杂的形式),将平面分为许多间隔,利用这种图表,维恩阐明瞭演绎推理的基本原理。为了进一步明确起见,他还引入了一些数学难题作为实例。虽然在维恩之前,莱布尼茨(Leibniz)已系统地运用过这类逻辑图,但今天这种逻辑图仍称作「维恩图」(Venn Diagram)。除了数学以外,维恩还有一较特别的兴趣或技能,那便是制作机器。他曾制作一部板球磙动机,当澳洲板球队在1909年到访剑桥时,维恩的板球磙动机依然运作正常,并使他们其中一位成员打空四次。

态度太差! 哎!

高温合金论文发表

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傅恒志院士是我国著名的冶金材料学家,也是我国著名的教育家,曾执掌著名的西北工业大学8年之久。傅恒志的一生,可谓是格物致知、求索创新的一生。他于1988年创建了国内唯一的凝固技术国家重点实验室。主持国家自然科学基金重大项目、国家重要基础研究项目(973)和国防预研项目的课题,出版有《高温合金及其熔炼技术》等专著4部、指导博士30余名、硕士40余名、博士后10名。1958年,傅恒志作为当时全国铸造学科唯一的留苏研究生,远赴苏联列宁格勒工学院学习。苏联铸造界最有声望的聂亨齐教授是傅恒志的导师,曾对他提出的熔炼特殊材料的高温合金新技术设想大加赞赏: “敢想前人之未想,敢做前人之未做,具有创新思维。好! ”当时傅恒志研制出了新型高温合金系列,其中镍铬基新型高温合金就被运用在苏联航空发动机的叶片上,填补了国际高温合金领域的空白,获得苏联科学技术发明专利。1962年,傅恒志研究生毕业的同时,因其成就卓著又获得了副博士学位。从苏联学成归国后,傅恒志多年来一直致力于材料学方面的研究。他在科教事业中还拥有许多首创和第一: 西北工业大学铸造专业的创始人之一,培养出我国第一位铸造工程博士,国内首创以控制液固界面位置为基准的定向凝固稳态及非稳态过程的计算机模拟和晶向三维控制技术,在国内率先建立了凝固技术国家重点实验室,在国际上首次提出液固界面非平衡溶质再分配和定向组织超细化的概念,这些新颖的观点,引起了国内外学者的高度关注,被认为是凝固理论界的突破……傅恒志院士献身科教事业,硕果累累,业绩辉煌。他先后获国家科技进步奖及发明奖4项,获部、省级特等奖及一等奖4项;发表论文300多篇,其中上百篇被载入《SCI》《EI》《美国化学文摘》《国际宇航文摘》《应用物理学报》等国际文摘和著名刊物。他在科学研究上所取得的卓越成就,使他在第五届国际大学联合会上被推荐为理事会成员;1992年被俄罗斯国立圣彼得堡技术大学授予名誉博士称号,同年由美国传记研究院提名并获世界终身成就奖;1993年成为我国首批入选由世界著名科学家、教育家组成的国际高校科学院院士;1995年年初被选为俄罗斯宇航科学院外籍院士,同年5月,又高票当选中国工程院院士。在航空航天材料及其加工技术方面具有很高的造诣,曾主持了多项型号研制任务,他提出的特种合金及其金属间化合物航空航天发动机叶片液态无模电磁成形和超高梯度超细化定向凝固技术属世界首,为我国航空发动机领域向推比10以上发动机方向的发展提供了科学的材料和工艺基础。傅恒志院士博学多识,治学严谨,具有敏锐的科学思维,始终站在材料科学发展的前沿,精辟的提炼出材料及其加工过程的科学问题,特别对航空航天用高温结构材料的发展做出了巨大贡献。他宽以待人、严于律己、诲人不倦,以其科学家的胆识和魄力,对促进材料和加工学科的发展起到了推动作用,曾于1988年创建了国内唯一的凝固技术国家重点实验室。傅恒志院士长期从事铸钢、铸造高温合金、定向和单晶凝固理论和技术方面的教学和研究工作。在国际上率先提出液固界面非平衡溶质再分配的概念及相关函数关系;在亚快速定向凝固及组织超细化、高温合金和稀土永磁合金的凝固组织与性能方面进行了开创性研究,获得性能提高数倍的超细胞/枝晶定向组织.“ZMLMC超高温度梯度定向凝固方法与装置”获1994年国家科技进步奖二等奖。与此同时还获得包括《定向凝固超细柱晶组织及其形成机制》在内的多项国家发明奖和省部级科技进步奖。目前已发表学术论文400余篇,出版《高温合金及其熔炼技术》等专著4部、指导博士30余名、硕士40余名、博士后10名。铸钢、铸造高温合金、定向和单晶凝固理论和技术方面的教学和研究工作,主持国家自然科学基金重大项目、国家重要基础研究项目(973)和国防预研项目的课题,并以大推力、超高温发动机为研究背景,自主开发耐热温度在1000℃以上的钛铝基金属间化合物无(软)接触电磁成形单晶定向凝固发动机叶片的制备技术。该技术的开发成功将使我国的航空航天发动机材料水平迈上一个新台阶,出现一个崭新的局面。1961年研制出新型高温合金,用于生产。在合金非平衡定向凝固及组织控制的研究中,提出了非平衡溶质分配的新概念。撰有《高温合金非平衡状态的凝固特性》等论文。在非平衡凝固理论、亚快速定向组织及组织超细化、高温合金、稀土永磁合金的凝固组织与性能、电磁约束成形定向凝固技术等方面进行了开创性研究。领导研制的超高梯度定向凝固装置的温度梯度可达1300°C/cm,超出当时国际最好水平达三倍之多;主持创建了枝胞转换及亚快速定向凝固的理论框架,开辟了单晶及定向组织超细化研究的新领域。在此基础上,又提出了电磁成形定向凝固新技术。1938年抗战初期,全家逃难,辗转到西安。1947年,傅恒志以优异的成绩考入西北工学院机械系。在迎接解放的日子里,这位热血青年,参加了青年团,担任团支部书记,1950年加入了共产党,同年毕业。1952年至1955年,他考入哈尔滨工业大学攻读硕士学位研究生。1958年,傅恒志作为当时全国铸造学科唯一考取的留苏研究生,赴苏联列宁格勒工学院,师从苏联铸造界最有声望的权威聂亨齐教授,进行耐热合金的研究工作。那时,用于航空航天尖端技术领域的镍基高温合金,性能优良?但在世界上,此种合金都以高含量的铝、钛作为主要强化元素,必须在真空下熔铸,否则极易氧化。而在上世纪60年代初,国内这样的真空冶炼设备极少。针对这一实际情况,傅恒志想:能不能搞出一种既不含铝、钛,又不需真空熔炼,而其性能又与含铝、钛的镍基高温合金相当的高温合金呢?如果有了这种高温合金,不就解决了国内对这一高温材料的急迫需求吗?这可是一个破天荒的大胆设想! 傅恒志小心翼翼地把这一设想告诉了自己的导师聂亨齐教授,得到了导师的大加赞赏:“敢想前人之未想,敢做前人之未做,具有创新思维。好!”在导师的支持下,傅恒志进行了艰难的探索。他先后设计了60余种合金方案,每一种方案的性能测试都要在800℃的高温下持续做6000小时的实验。为了实验,他常常废寝忘食,通宵不眠。经过两年多时间的不懈努力和反复筛选,在对镍铬钼钨铌合金系列进行系统研究的基础上,终于研制出了″无铝、钛的镍铬基″这一新型高温合金系列。傅恒志把这些研究成果写在论文《镍铬基铸造高温合金组织和性能的研究》里,在论文尚未答辩、合金尚未最后定型的情况下,他研制的镍铬基新型高温合金就被用在苏联航空发动机的导向叶片上。为什么苏联航空专家特别喜欢这种新型合金呢?因为该类合金虽然不含铝、钛,不需真空熔炼但却达到了当时世界上含铝、钛的镍基高温合金的优良性能,即不但具有较好的力学性能,而且具有优异的铸造性能。这在当时被认为是填补了国际高温合金研究领域的一项空白,当之无愧地居于国际领先水平,受到了国内外专家的高度赞誉。也正因为如此,他的这项研究成果获得了苏联科学技术发明专利。1962年,他从列宁格勒工学院物理冶金系研究生毕业时,获得苏联科学技术副博士学位。标新立异 勇攀高温合金研究高峰:傅恒志1962年从苏联学成归国后,继续致力于高温合金的成份、组织、铸造性能与力学性能关系的研究。高温合金是广泛应用于航空、航天、舰船、发电、机床、石油和化工等工业中的耐高温材料,在航空发动机上主要用于制作热端部件。他针对新型发动机发展的需要,开展了对涡轮叶片定向凝固和单晶技术的研究,在国内首创了以控制液固界面位置为基准的定向凝固稳态及非稳态过程的计算机模拟和晶向三维控制技术,显著改善了定向和单晶叶片的组织及性能,为我国叶片的定向凝固和单晶技术的发展提供了关键技术。此后,针对现行定向凝固温度梯度低、冷速小、组织粗大的缺点,他又提出了超高梯度定向凝固和组织超细化的新构思,成功地获得定向超细柱晶组织。在镍基和钴基合金中,所得到的结晶组织较HRS定向凝固这一通用方法细化4~10倍,高温持久性能超出同类合金1~2倍。他领导研制的超高梯度定向凝固装置,其温度梯度超过当今世界最高水平3倍多。由于在高梯度晶体生长和超高梯度定向凝固装置的研究上达到了国际领先水平,这两项技术分获航空航天部一、二等奖和国家科技进步及国家发明二、三等奖。仪器仪表工业的发展对磁性材料提出了新的要求,用传统粉末冶金方法制出的稀土永磁材料性能极脆,很容易破损,无法制作出很薄或形状复杂的永磁体。为了解决这一问题,傅恒志教授以凝固理论、磁学理论和复合材料理论为指导,提出了引入塑性相的新构思和运用控制凝固过程的新手段,经过几年的努力,建立了第二代(钐-钴)和第三代(钕铁硼)永磁体的铸造组织、成分、凝固特性、晶体取向和磁性能的关系,发明了可加工的稀土钴永磁材料。这种材料可以车削,可以变形,也可以切削成仅0.2毫米厚的超薄磁片,从而突破了钐钴合金完全脆性、不可能加工的禁界;而且所获磁能积居当时国际同类材料的领先水平。已成功地应用于国产卫星的隔离器上,并获得了航空航天部科技进步一等奖及国家发明三等奖。九十年代,针对航天工业的需要,傅恒志教授又领导开展了对超细石英纤维加工机制和析晶性的研究,所研制的高纯超细石英纤维,被国家高技术新材料鉴定组确认为:“其性能已相当于美国同类产品水平,填补了国内空白。”如今,高纯超细石英纤维已用于航天防热陶瓷瓦,其理论成果获1994年国家教委科技进步奖。1995年,傅恒志教授承担了“单晶与定向叶片组织超细化与自约束成形综合技术”的课题研究。这一课题研究试图解决材料冶金技术上的两个重大难题:一是如何提高单晶及定向凝固技术装置的温度梯度;二是如何消除液态合金在成形过程中的污染。傅恒志教授致力于对高温合金定向凝固技术的研究,探索了提高定向凝固过程的温度梯度的途径,推出了超高梯度ZMLMC定向凝固方法,在实验室实现了高达1000K/cm以上的温度梯度,比德国Leybold公司生产的定向凝固设备的温度梯度整整高出10倍左右,达到了当今世界领先水平。这项成果因而获得了航空航天部科技进步一等奖及国家科技进步二等奖(国防类)。硕果累累 奋斗不息:傅恒志院士献身科教事业硕果累累,业绩辉煌。他先后获国家科技进步及发明奖4项,获部、省级特等及一等奖4项;发表论文300多篇,其中上百篇被载入《美国化学文摘》、《国际宇航文摘》、《应用物理学报》等国际文摘和著名刊物。他多次应邀参加国际学术会议及到国外讲学:先后在美国里海大学、美国国家标准局、德国柏林工业大学、德国亚琛工业大学等院校和研究所做学术报告;他还多次赴前苏联及俄罗斯、乌克兰的一些著名大学和研究机构访问讲学。在圣彼得堡国立技术大学及莫斯科航空材料研究院,他的“关于晶体定向生长及单晶高温合金问题”的讲学受到高度评价。圣彼得堡技术大学教授、苏联功勋科学家、科学院院士哈洛沙伊洛夫认为,傅恒志教授关于“定向凝固溶质再分配”的讲学,是“合金相变理论中的一个突破”。他在科学研究上所取得的卓越成就,使他在第五届国际大学联合会上被推荐为理事会成员;1992年被俄罗斯国立圣彼得堡技术大学授予名誉博士称号,同年由美国传记研究院提名并获世界终身成就奖;1993年成为我国首批入选由世界著名科学家、教育家组成的国际高校科学院院士;1995年初被选为俄罗斯宇航科学院外籍院士,5月间又荣幸地成为中国工程院院士。现任西北工业大学学术委员会主任,陕西省航空学会理事长,中国航空学会副理事长。桑梓情深 愿为家乡多奉献:76岁的傅恒志院士乡音未改,见到家乡的亲人,心情激动,特别热情。他说,我是河南人,热爱河南,人老了,更加关注家乡,迫切希望为家乡做些贡献。1986年,我在苏联留学的同学何竹康担任河南省省长,我的学生赵地担任河南省委副书记,我担任西北工业大学校长。受他们的盛情邀请,我和西北工业大学的几位领导从西安来到郑州,洽谈如何为河南省的经济发展尽力。在赵地同志的陪同下,我们参观了洛阳等几个发展比较快的城市,来到洛阳工学院,受到学院领导的热情接待,留下了美好的印象。后来,赵地同志回西北工业大学参加校庆,再次谈起为河南办点实事的问题。最后选中了洛阳工学院。1998年牡丹花会期间,我再次来到洛阳工学院深入考察,双方开始合作。河南科技大学成立以来,聘请我为共享院士,兼职教授,专设了办公室。我感到责任在肩,时刻牢记在心,虽然这几年,我每年都要到河南科技大学两次,做场学术报告,指导一些工作,但,总希望工作做得更多一些,更好一些。希望河南科技大学的发展更快一些,为河南省经济社会的发展做出更大的贡献。傅恒志院士受聘于河南理工大学:2005年3月,傅恒志院士受聘于河南理工大学之后,他决定每年从该校给他的薪酬中拿出20万元,加上校方配套的10万元,共30万元作为资金来源,设立“金属材料及加工工程学科发展基金”,用于奖励河南理工大学师生。该发展基金于2005年10月建立,至今该校已有40余名师生受益。该基金主要用于支持该校材料学科建设,活跃学术氛围,促进学术交流,奖励品学兼优的材料科学及相关学科的在校硕士、博士研究生,激励他们在学业和研究工作中取得创造性成绩。2005年受聘担任河南理工大学教授以来,创建了材料物理冶金研究所,引领学校材料学科的建设与发展,帮助凝炼并形成了凝固技术与亚稳材料、材料先进连接技术与相变理论及材料加工过程数值模拟等学术研究方向并取得重要进展。

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