评审组:材料科学组
项目名称:高性能异构金属基复合材料的组织调控技术与强韧化机理
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:二等奖
提名单位意见: 该成果围绕金属基复合材料普遍面临的强韧性倒置和“增强相尺度─分布─界面─性能”有效关联全流程设计理论缺乏共性瓶颈问题,打破传统均匀设计理念,通过对增强相尺度、空间分布特征的科学设计,形成了基于反应熔铸─气雾化制粉─粉末冶金/增材制造的异质结构金属基复合材料全流程制备技术,创新性地将增强相非均匀构型与基体晶区异构有机结合,实现了强韧性的协同提升。首次揭示了球团状异质结构互扩散─自组织形成机制,系统解析了增强相非均匀构型对裂纹钝化与偏转的作用机制与基体晶区异质结构引起的异质变形诱导硬化行为对复合材料变形与损伤容限能力的影机理;建立了异质结构复合材料“增强相尺度─分布─界面─性能”相关联的全流程设计理论与构效关系,为高性能金属基复合材料的设计与精确调控提供了共性理论指导和关键技术支撑。该成果得到了国内外知名专家的高度认可,美国科学促进会和欧洲科技新闻媒体等专题报道了该成果提出的多级异质结构设计突破了耐高温钛基复合材料常见的室温脆性问题,为实现强塑性协同优化与卓越高温性能的统一开辟了新途径。创新理论为多家单位解决了典型材料瓶颈问题,成果进行了转化应用,产生了显著的经济效益,推动了高性能金属基复合材料在航空航天、石油化工等领域的高水平发展和应用。提名材料齐全、规范,经完成单位公示,无知识产权纠纷,人员排序无争议,符合陕西省科学技术奖提名条件。 提名该项目为陕西省自然科学奖 二 等奖。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:


主要完成人情况:
  1. 姓名:李树丰
    排名:1
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安理工大学
    完成项目时所在单位:西安理工大学
    对本项目主要学术贡献:基于增强相非均匀构型设计和异变诱导硬化理论,提出粉末复合化与异质结构金属基复合材料设计思路,为成果奠定核心理论基础。深入研究异质结构复合材料设计理论,主导建立了球团状异质结构金属基复合材料的全流程制备技术并揭示了其互扩散─自组织形成机制,指导阐明异质结构金属基复合材料强韧化机理与增材制造网络状异质结构尺度效应机理,形成高强韧异质结构复合材料创新体系。对本项目贡献对应“四、重要科学发现”所列第1-5项科学发现,支撑材料详见代表性论文1-5(附件编号1-5)。
  2. 姓名:张鑫
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西安理工大学
    完成项目时所在单位:西安理工大学
    对本项目主要学术贡献:针对金属基复合材料因界面失配和应变不协调导致强化效果不充分与强韧性倒置共性问题,在异质结构设计思路的基础上,提出复合体系界面合金化和复合化设计策略,主导阐明了复合材料界面结构演变对性能及变形失效行为的影响规律,联合揭示了异质结构金属基复合材料的强韧化机理,为金属基复合材料强韧性的协同提升奠定了理论和实验基础。对本项目贡献对应“四、重要科学发现”所列第1-5项科学发现,支撑材料详见代表性论文1-5(附件编号1-5)。
  3. 姓名:李波
    排名:3
    行政职务:系副主任
    技术职称:讲师
    工作单位:西安理工大学
    完成项目时所在单位:西安理工大学
    对本项目主要学术贡献:结合自身在金属材料领域的专业知识,为本成果中异质结构金属基复合材料在极端环境下的服役性能研究提供技术支持。主导增强相的尺度、空间分布特征对复合材料在极端环境下的强度、模量、耐高温等性能的影响机理研究工作。对本项目贡献对应“四、重要科学发现”所列第1-4项科学发现,支撑材料详见代表性论文1-4(附件编号1-4)。
  4. 姓名:刘磊
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西安理工大学
    完成项目时所在单位:西安理工大学
    对本项目主要学术贡献:基于增强相非均匀构型设计和异变诱导硬化理论,提出粉末复合化与异质结构金属基复合材料设计思路,为成果奠定核心理论基础。深入研究异质结构复合材料设计理论,主导建立了球团状异质结构金属基复合材料的全流程制备技术并揭示了其互扩散─自组织形成机制,指导阐明异质结构金属基复合材料强韧化机理与增材制造网络状异质结构尺度效应机理,形成高强韧异质结构复合材料创新体系。对本项目贡献对应“四、重要科学发现”所列第1-4项科学发现,支撑材料详见代表性论文1-4(附件编号1-4)。
  5. 姓名:李少龙
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西安理工大学
    完成项目时所在单位:西安理工大学
    对本项目主要学术贡献:主要负责耐高温异质结构钛基复合材料的研究工作,通过调整优化基体合金成分,借助先进表征测试手段对耐热异质结构钛基复合材料进行微观结构表征与性能评价,主导异质结构复合材料耐热强韧化机理揭示。对本项目贡献对应“四、重要科学发现”所列第1-3项科学发现,支撑材料详见代表性论文1-3(附件编号1-3)。
  6. 姓名:陈文革
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安理工大学
    完成项目时所在单位:西安理工大学
    对本项目主要学术贡献:在本成果中合作完成合金元素在烧结过程中的互扩散-自组织行为理论揭示,指导对球团状异质结构钛基复合材料应力再分配与裂纹偏转作用机制的解析及强韧化机理的揭示工作。对本项目贡献对应“四、重要科学发现”所列第1项科学发现,支撑材料详见代表性论文1(附件编号1)。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安理工大学
    单位贡献:西安理工大学为本项目唯一完成单位,对本项目涉及的所有科学发现作出突出贡献。先后投入20余人参与项目研究,其中教授2人,副教授1人,讲师2人,研究生10余人。在本项目研发全过程中,全面负责本项目涉及的高性能异质结构金属基复合材料研究方案和技术路线的制定与实施,主导完成了项目核心基础理论研究和关键技术开发,以本项目核心理论和关键技术为指导牵头组织团队与国内外科研团队和企业对项目存在的关键科学问题和技术难题开展联合攻关,完成了对项目相关成果的市场推广和示范应用,为本项目的完成提供了重要的软硬件资源,是项目的主要完成单位。对本项目的主要学术贡献包括:(1)建立了球团状异质结构金属基复合材料的全流程设计理论与制备关键技术,阐明了异质结构金属基复合材料的互扩散─自组织形成机制,形成了普适性设计理论与技术方案,为高性能金属基复合材料的设计与开发提供了共性理论指导和关键技术支撑;(2)系统揭示了异质结构金属基复合材料的异质变形诱导硬化与强化机理,为金属基复合材料的强韧性协调匹配与组织性能调控奠定了理论基础;(3)阐明了基于复合粉末的增材制造异质结构复合材料的尺度效应机理,建立了复合材料中增强相尺度、分布、界面结构特征演变与变形失效行为及力学性能的构效关系,主导完成了异质结构金属基复合复合材料在关键领域的推广应用。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处