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金屬材料強度國家重點實驗室：瞄準材料力學(xué)行為研究前沿

發(fā)布日期：2017-6-28 來源:西安交通大學(xué)

材料是人類物質(zhì)文明的基礎(chǔ)，越來越成為電子信息、生命科學(xué)、冶金制造、能源利用、航空航天等領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵因素。各方面對高性能材料的需求日益迫切，結(jié)構(gòu)材料及力學(xué)性能的研究內(nèi)涵也在發(fā)生深刻變化。材料的力學(xué)性能表征和服役行為研究始終是材料科學(xué)的核心，是傳統(tǒng)材料高性能化和新材料創(chuàng)制開發(fā)的重要前提。金屬材料強度國家重點實驗室作為目前我國材料科學(xué)領(lǐng)域*的以材料力學(xué)行為研究為主的*實驗室，始終作為材料力學(xué)行為研究的*者，面向國家重大需求及國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，為推進傳統(tǒng)材料和新材料在高新技術(shù)應(yīng)用和國家安全重大裝備等方面的應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

近幾年，金屬材料強度國家重點實驗室在包括Nature在內(nèi)的國際*期刊上發(fā)表了數(shù)篇高水平論文。2010年1月，實驗室題為“Strong crystal size effect on deformation twinning”一文發(fā)表在Nature上，研究成果入選2010年中國高等學(xué)校十大科技進展。美國材料研究學(xué)會主席、德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院Kraft教授在Nature Materials上發(fā)表專題評論予以高度評價，認為該結(jié)果顛覆了長期以來人們的直覺。2016年11月，實驗室題為“The evolving quality of frictional contact with graphene”的研究成果發(fā)表在Nature上，挪威科技大學(xué)Wijn教授在同期的新聞與評論專欄發(fā)表專題評論，認為該工作不僅揭示了石墨烯奇特摩擦行為的來源，而且引發(fā)了對摩擦機理在諸多層面上的探索，同時也為人們以一種可控的方式來研究復(fù)雜體系的摩擦強化行為提供了可能性。

2016年，實驗室完成的“基于晶體缺陷調(diào)控的鐵性智能材料新物理效應(yīng)”獲得國家自然科學(xué)二等獎。該成果先后4次被Nature Materials，NPG Asia Materials等專題評論，還被編入兩部美國科學(xué)家編寫的學(xué)術(shù)專著。美國工程院院士、英國皇家學(xué)會院士、歐洲科學(xué)院院士、IEEE Fellow等領(lǐng)域國際權(quán)威學(xué)者和同行高度評價，認為該項目“提出了點缺陷短程有序?qū)ΨQ性原理”“提出了三相點準同型相界理論”“引發(fā)了巨大的研究興趣和同行跟蹤研究”“是一個突破”。

近年來的一個又一個重要進展，代表實驗室在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域已達到國際*水平。2016年的 “自然指數(shù)2016新星榜”展示了2012-2015年期間高質(zhì)量科研論文增長*顯著的國家和機構(gòu)，西安交大榮登全球新星榜第42名，文中特意提到了金屬材料強度國家重點實驗室的重要作用。

立足重大需求心系國計民生

實驗室面向國家在材料領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求，結(jié)合自己的優(yōu)勢和特色，圍繞航空航天部件模具材料的表面改性、摩擦磨損、節(jié)能降耗與綠色環(huán)保，及戰(zhàn)略性資源型金屬材料加工等領(lǐng)域難題，針對模具表面輔助沉積強化、先進涂層的設(shè)計與制備、高性能CuCr觸頭材料、高強韌鑄造耐磨材料、高性能復(fù)相碳化硅陶瓷材料和納米摻雜高性能鉬合金材料等關(guān)鍵技術(shù)開展系列攻關(guān)，突破了多項制約我國相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)瓶頸，取得了一系列核心自主知識產(chǎn)權(quán)，部分材料性能與技術(shù)指標(biāo)達到國際*水平。近年來，實驗室在相關(guān)領(lǐng)域獲得國家自然科學(xué)二等獎2項，國家技術(shù)發(fā)明二等獎5項及國家科技進步二等獎1項。

以鉬合金為例，針對如何解決同步提高鉬合金的強度與延韌性這一高難度、但對我國鉬業(yè)發(fā)展有著極其重要意義的問題，實驗室與金堆城鉬業(yè)股份公司緊密合作，歷時10 余年，終于在此領(lǐng)域取得突破。相關(guān)技術(shù)已在金堆城鉬業(yè)公司實現(xiàn)了規(guī)�；瘧�(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟與社會效益，對我國鉬業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義，相關(guān)成果獲得了2013年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。基于該研究的后期基礎(chǔ)理論研究成果2013年3月發(fā)表在Nature Materials上，并在其封面被重點推介，該刊同期發(fā)表的歐洲科學(xué)院院士Valiev教授的專題評述文章對此予以高度評價，認為該方法“有望在其它金屬結(jié)構(gòu)材料中得到應(yīng)用”“該研究將為鉬合金領(lǐng)域帶來顯著進步，并在提高燃氣輪機等能效方面具有重大的社會意義”。該成果入選了當(dāng)年“中國十大科技進展”20項候選新聞。

再如工業(yè)界和學(xué)術(shù)界長期廣泛關(guān)注的氫嚴重影響金屬基材料力學(xué)性能的（氫脆）問題，盡管氫脆現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已有上百年的歷史，在世界范圍內(nèi)人們對材料發(fā)生氫脆的微觀機理也進行了不懈探索，但截至目前仍沒有達到共識。實驗室在氫致材料脆性的機理方面取得重要進展，相關(guān)研究成果分別于2015、2016發(fā)表在Nature Materials，Nature Communications上。該發(fā)現(xiàn)顛覆了人們近三十年來的認知，期待對氫脆的預(yù)防起到積極的指導(dǎo)意義。

科學(xué)進步是為了更好地改善人類生活，促進經(jīng)濟發(fā)展。實驗室在霧霾顆粒成分、形貌、尺寸及潛在危害、金屬鎂研究及應(yīng)用等領(lǐng)域也取得一系列突破性進展，受到包括央視、東方衛(wèi)視、科技日報等數(shù)十家媒體的廣泛關(guān)注和報道。

開放交流共享文化傳承創(chuàng)新

“開放、流動、聯(lián)合、競爭”是國家重點實驗室的建設(shè)方針，實驗室一貫注重合作交流及其平臺建設(shè)，積極參加國內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)會議，分享科研進展，碰撞思想火花。2006年，作為組委會主席，實驗室主任孫軍教授在西安成功主持召開了近千名中外代表參加的第十四屆國際材料強度大會，這是該系列國際會議*次在中國舉辦。自2010年開始，實驗室每年舉辦一屆“微納尺度材料性能系列國際研討會”，邀請該領(lǐng)域國際知名專家和學(xué)者做特邀報告300余次。

實驗室長期活躍于國內(nèi)外學(xué)術(shù)領(lǐng)域，在相關(guān)領(lǐng)域的影響力日益增強。孫軍教授2013年在第13屆國際斷裂大會和第十屆中國材料大會開幕式做了特邀報告。任曉兵教授在2013年德國杜伊斯堡專題討論會和2014年國際馬氏體會議上對自己提出的“應(yīng)變玻璃相變”新概念做了專題報告。2013年，李巨教授、單智偉教授和馬恩教授提出的彈性應(yīng)變工程專題會議在美國材料研究學(xué)會年度會議上引起廣泛關(guān)注。

金屬材料強度國家重點實驗室濫觴于1963年成立的金屬材料及強度研究室。上個世紀，周惠久院士創(chuàng)立多次沖擊抗力理論，對中國材料強度學(xué)科的建立起到了重要推動作用。之后，實驗室一代代材料人發(fā)揚周先生求真務(wù)實的科研精神，在持續(xù)深入和擴展前輩研究的同時，不斷開拓新的研究領(lǐng)域，獲得新的研究進展，始終致力于提升實驗室的研究能力和影響力，*材料力學(xué)行為研究。

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