国家自然科学基金重大项目“无序合金的塑性流动与强韧化机理”通过结题验收
日前,国家自然科学基金委员会数理学部组织专家,对国家自然科学基金重大项目“无序合金的塑性流动与强韧化机理”进行结题验收。验收专家组一致同意该重大项目通过验收,对项目的综合评价为“A (特优)”。
验收会上,专家组审阅了结题验收材料,听取了项目负责人及课题负责人的汇报。经讨论,专家组一致认为,该重大项目在无序合金塑性流动和强韧化研究方面取得了一批重大的原创性理论成果,研发出若干高性能的无序合金材料,支撑国家相关重大需求,全面实现了计划书中的研究目标。取得主要创新性成果包括:
1.发现了非晶合金中存在继承了高温液体动力学行为的类液原子,澄清了低温快弛豫模式的起源,提出了表征无序固体变形的两项梯度模型,揭示了非晶合金剪切带涌现的原子尺度机理。
2.采用材料基因工程理念开发了独特的高通量实验方法,在高性能非晶合金的成分设计和探索中取得突破,实现了非晶合金的快速筛选,研制出高温高强非晶合金材料新体系。
3.在高熵合金中发现了介于常规随机间隙氧原子和陶瓷相之间的新的间隙氧原子存在状态“有序间隙原子复合体”,从而突破了金属材料强度和塑性不可兼得的矛盾。
4.研发了含超高强度拓扑密排第三相的多相钨高熵合金,首次在铸态钨合金中实现了优异剪切自锐性能,其高速穿甲能力相比于传统钨合金提高20%。
国家自然科学基金重大项目“无序合金的塑性流动与强韧化机理”于2018年1月正式立项,执行期5年,依托单位是中国科学院力学研究所,项目负责人戴兰宏研究员。参加单位包括中国科学院物理研究所、北京科技大学、西安交通大学、南京理工大学。
先进高强韧金属材料的匮乏制约了国家重大安全战略和国民经济核心领域的创新发展。开展源头创新,突破金属材料固有的强度和韧/塑性互斥矛盾(trade-off),发展高性能的先进金属材料满足日趋复杂的极端服役环境需求,是力学、物理、材料等相关领域共同关注的重大课题。为此,本项目提出序构调控的金属材料强韧化新策略,以两类代表性无序合金—拓扑无序非晶合金与化学无序高熵合金为载体,围绕无序合金塑性流动的物理起源及其跨时空尺度的演化动力学规律、计及序构时空演化效应的非平衡塑性流动本构理论、变形局部化剪切带等流动不稳定原子尺度机理、无序合金强韧化的结构起源和力学机制以及基于序构调控的高强韧无序合金材料构筑等重大科学问题,从力学、物理学与材料科学等多学科交叉融合角度开展系统深入的探索研究。
项目执行期间,在Nature、Nature Materials、Nature Communications、Science Advances、PNAS、PRL、IJP、Acta Mater等期刊共发表学术论文252篇,获国家自然科学奖二等奖3项,有1项研究成果入选 2019 年中国十大科技进展;形成了一支高水平的无序合金研究团队;开展了广泛的国际国内合作和交流,举办“第四届中德非晶双边研讨会” “全国非晶态物理和材料研讨会”等学术会议。
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