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“求材”学术论坛第130期精彩回顾
发布时间:2016年10月26日 22:52   作者:学术研究部   点击:[]

10月21日,材料科学与工程学院在千佛山校区主楼十层小松会议室举办“求材”学术论坛。此次论坛由山东大学研究生院、材料液固结构演变与加工教育部重点实验室及材料科学与工程学院共同主办,材料学院研究生会承办。来自航天材料及工艺研究所的研究员周延春受邀作为此次论坛的主讲嘉宾,作了题为“如何用材料基因组方法预测不脆可加工的陶瓷:从MAX相到超高温陶瓷”的学术报告。材料学院张玉军教授、张景德教授、龚红宇教授等及各年级研究生参加了此次论坛。

首先,周延春研究员介绍了超高温陶瓷是高超声速飞行的鼻锥、翼前缘、超燃冲压发动机的燃烧室和第四代核反应堆包壳的关键材料。随后周延春研究员又讲出了超高温陶瓷应用的一些限制,例如它的本证脆性和缺陷敏感性,这两种超高温陶瓷的特性都限制了它的应用。针对这个问题,周延春研究员向我们阐述了改变超高温陶瓷脆性的方法:材料基因组方法。材料基因组方法是通过建立多层次结构特性与宏观性能的关系和数据挖掘来实现改变超高温陶瓷脆性这一目标的。周延春研究员首先从分析MAX相与宏观性能的关系入手,在此基础上提出不脆、可加工陶瓷的判据。MAX相综合了金属和陶瓷的共同优点,包括耐高温、抗氧化、抗热冲击、导电、导热、不脆、容易加工。他们的晶体结构可以被认为是A原子层插入到过渡金属的碳化物或氮化物的孪晶界上形成的层/A原子层交替排列构成的。晶体结构中的化学键呈现明显的各向异性,即M-X为强共价键而M-A为弱的香蕉键。这类材料不脆的本质是M-A的弱香蕉键导致了低剪切模量和低剪切强度。根据MAX相的结构和性能关系,建立了寻找不脆超高温陶瓷的剪切模量和低剪切强度判据。应用这些判据,预测了一系列的碳化物、氮化物、硼化物和氧化物(包括稀土硅酸盐)超高温陶瓷,并并揭示了决定它们性能的本质。报告后半部分主要介绍对这些新型碳化物、氮化物、硼化物和氧化物(包括稀土硅酸盐)超高温陶瓷的性能预测和实验验证。

报告结束后,与会师生纷纷就自己感兴趣的问题向周延春提问,周延春研究员给予详尽的解答。此次报告所要展现的内容丰富了与会师生的见闻,拓宽了大家的科研视角,也为大家提供了新颖的思考角度和实验方法,使与会师生受益匪浅。

周延春,现任航天材料及工艺研究所研究员,先进功能复合材料技术重点实验室副主任,中国运载火箭研究院第二批、第三批首席技术专家。长期从事高温陶瓷及复合材料的多层次结构设计、制备和性能研究。发现了多个新型高温碳化物和氮化物并确定了晶体结构;提出了高损伤、可加工陶瓷的设计准则,并以此理论为基础通过实验发现和证实了一系列新型抗损伤、可加工陶瓷。在AnnalRev.Mater.Res.,Inter.Mater.Rev.,Acta Mater.,J.Am.Ceram.Soc.等期刊上发表SCI论文380多篇被引用9700多频次,H-因子51。

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