浙大将投4500万建电镜平台,获批2017年度国家重点

日前,国家自然科学基金委公布2013年度重大科研仪器专项审批结果,浙江大学张泽院士领衔的“针对若干国家战略需求材料使役条件下性能与显微结构间关系的原位研究系统”项目获得资助。该项目的研究目标是自主研发一套适用于苛刻使役条件下进行材料显微结构与性能关系研究的测试评价系统。这是国家自然科学基金委员会设置重大科研仪器专项以来,浙大获得的首个此类项目。在高温、高荷载等苛刻条件下,材料的显微结构演化与材料性能间存在怎样的关系?这个问题是战略性结构材料研究的瓶颈性难题之一,它严重制约着我国先进航空发动机用单晶高温合金、钛合金等关键结构材料的发展。目前,我国先进航空发动机存在的主要问题,是发动机推重比小,动力不足,服役时间短,性能不稳定。从材料学研究领域看,其关键问题之一,在于对高温合金的制造工艺和显微结构的关系在服役动态情况下演化过程认识不清,制约了获得性能稳定的优质高温合金。而在传统的材料研究模式中,通常将合金的力学性能测试与显微结构测试分别独立进行,无法在纳米甚至原子尺度上获得材料的原位、实时、动态、多场作用下的研究结果,而这些结果往往是“知其所以然”的关键。为了解决这难题,“我们希望能研发一套实现从室温至1150℃高温、同时施加载荷2000牛顿以上的原位材料显微结构演化分析测试系统。模拟材料服役的真实条件,可以在宏观、微米级和纳米尺度研究材料的显微结构与性能之间的关系。”张泽说,这一基础性科学研究仪器的研发,将填补我国在先进高温合金、高性能钛合金等材料力学性能与显微结构间关系研究领域原位测试分析方法的空白。据介绍,随着上世纪二三十年代扫描电子显微镜和透射电子显微镜的发明和应用,特别是近20年来球差矫正技术的应用,科学家进行结构材料、物理和化学领域研究和开发的重要手段变得越来越“高、精、尖”。 张泽说:“真实的服役条件下,材料会发生怎样的变化,我们必须在实验室里先弄清楚。”根据项目计划,张泽院士的研究团队已启动设备的研发,将根据项目研究需求,通过通用部件的订购、关键技术的自主设计和开发,研制一套能够在1100多度高温下,对高温合金等材料施加130多兆帕形变压力作用,同时进行纳米甚至原子尺度的结构观察研究。这一集材料研究从宏观、微观、一直到原子层次的试验平台,将对我国先进航空发动机用关键结构材料的制备和加工过程中的微结构演变与性能间关系研究,提供重要的科学指导。(周炜)

编者按:为全面贯彻落实党的十八大提出的创新驱动发展战略和习近平总书记在“科技三会”上提出来的关于建设科技强国的指示精神,大连理工大学坚持“两个牢牢把握”,深入践行“红色基因”,以承担国家重大项目为抓手,不断提升满足国家重大需求的能力。现就2017年获批的5个国家重点研发计划项目进行系列报道。

近日,大连理工大学材料科学与工程学院王同敏教授主持的“金属材料多场耦合制备与极端使役环境原位实验集成系统”获批2017年度国家重点研发计划项目。

“想要过河就必须要解决船和桥的问题”。近日,浙江大学电镜中心(筹)建设及仪器设备购置可行性论证会在玉泉校区曹光彪大楼举行,浙大将投入4500万元人民币专门购置国际高端电子显微镜。电镜中心主任(筹)张泽院士说,这些电镜设备主要用于研究材料的性能和结构之间的关系以及原子结构组织之间的关系,对促进浙大材料、物理、化学、化工和机械等学科的交叉发展,提供科学研究平台基地的支撑。据了解,浙大此次将配置的电镜设备主要包括球差矫正透射扫描电子显微镜,它是目前国际上最为先进的透射电子显微镜,对材料重要结构与性能间关系的高水平研究具有重要意义;双束聚焦离子束微纳加工仪,可以对复杂、特殊的样品直接进行纳米尺度的精确切割,在纳米尺度上可精确制备高质量电镜样品,实现样品制备的原位可控微纳加工,同时还可以实现高性能扫描电镜功能;环境透射电子显微镜,能够在原位和不同温度下,实现样品与多种气体的反应。在我国,通用透射电子显微镜和扫描电子显微镜已成为显微分析中的常规手段。“浙大现有300万元以上电镜4台,使用情况十分繁忙,远远不能满足师生测试需求,而且,我校一直缺乏高端电镜,与一流研究的需要十分不相称。师生们都迫切需要设备的及时更新。这符合学校科学技术研究发展平台建设规划,不仅对学校的学科建设将发挥重要作用,而且会极大地推动学校公共科技平台的共建共享。”浙大实验室与设备管理处阮慧说。先进的电镜设备可以在更高的分辨率下看到最小间距的原子。“只要涉及到性能和结构方面的,包括人们的日常用品、吃的药、用的器件等等材料的性能,都取决于原子的排列状态。”中国科学院院士、浙大材料系教授张泽说:“顶级设备的配置,除了对浙大科学研究的支撑之外,也会对周边区域科研的带动和发展起到积极作用,我们的目标是对准中国的南方。”(潘怡蒙)

近日,我校材料科学与工程学院王同敏教授主持的“金属材料多场耦合制备与极端使役环境原位实验集成系统”获批2017年度国家重点研发计划项目。

金属材料被广泛应用于航空航天、轨道交通、海洋工程等重要领域,例如制造航空发动机叶片的高温合金(使役温度超过1000℃)、制造月球车悬臂梁的铝基复合材料(使役温度低至-150℃),这些材料服役于极端恶劣的环境中,对其性能要求极为苛刻。通常采用多场耦合制备技术(热场、压力场、电场、磁场等)来优化金属材料的组织和性能,进而提升其使役安全。为此,亟需解决耦合多场对材料微结构的调控机制与极端环境对材料微结构的损伤机理这一关键科学问题。然而,受限于原位实验技术,目前尚无法对多场制备和极端服役全过程的多尺度微结构演化实现原位、动态、实时监测。科学界和工业届都迫切需要多尺度、多维度、原位动态分析的先进表征手段,以及与之相匹配的多场耦合制备和极端使役模拟实验环境。这些关键技术的研发对提升我国重大装备核心部件材料的性能与服役安全具有重要战略意义。“金属材料多场耦合制备与极端使役环境原位实验集成系统”项目就是在这一背景下组织实施的。

金属材料被广泛应用于航空航天、轨道交通、海洋工程等重要领域,例如制造航空发动机叶片的高温合金(使役温度超过1000℃)、制造月球车悬臂梁的铝基复合材料(使役温度低至-150℃),这些材料服役于极端恶劣的环境中,对其性能要求极为苛刻。通常采用多场耦合制备技术(热场、压力场、电场、磁场等)来优化金属材料的组织和性能,进而提升其使役安全。为此,亟需解决耦合多场对材料微结构的调控机制与极端环境对材料微结构的损伤机理这一关键科学问题。然而,受限于原位实验技术,目前尚无法对多场制备和极端服役全过程的多尺度微结构演化实现原位、动态、实时监测。科学界和工业届都迫切需要多尺度、多维度、原位动态分析的先进表征手段,以及与之相匹配的多场耦合制备和极端使役模拟实验环境。这些关键技术的研发对提升我国重大装备核心部件材料的性能与服役安全具有重要战略意义。“金属材料多场耦合制备与极端使役环境原位实验集成系统”项目就是在这一背景下组织实施的。

以高亮度、强穿透性为特征的第三代同步辐射光源的快速发展,为原位研究密度大、透光性差的金属材料微结构演化带来前所未有的机遇。该项目基于我国第三代同步辐射大科学装置-上海光源,重点突破多尺度、多维、原位动态分析关键技术以及多场耦合制备与极端使役环境在线构建关键技术,拟解决多场耦合对材料微结构的调控机制与极端环境对材料微结构的损伤机理这一关键科学问题。该项目以航空发动机叶片材料、高铁接触线材料、破冰船螺旋桨材料以及月球车悬臂梁材料为示范应用对象,建立和发展从材料液态原子尺度到工程大试样的跨尺度、多维、原位表征同步辐射实验方法与技术,揭示外加物理场对材料多种相变过程中的形核长大、晶向选择、溶质扩散、相析出过程的影响规律与机制;建立和发展高温、低温等极端使役环境下材料微结构损伤的表征技术、设备装置与评价方法,全方位、多尺度揭示多因素环境对材料服役过程中的界面效应、微结构应变与应力、晶粒取向演变、微裂纹萌发、热障涂层失效等的作用机理,为优化航空发动机叶片等关键材料的制备工艺和提升其服役安全保驾护航。本项目搭建的原位实验环境平台预计可满足未来十年航空航天、轨道交通、海洋工程领域发展所需的动态测试需求。

图片 1

该研究团队自2005年在国内率先开展合金及复层材料凝固行为同步辐射原位可视化研究,并首次在原位研究中实现了电磁场干预。利用同步辐射成像与衍射等动态分析技术,研究了锡基、铝基、锌基、铜基等合金及其复层材料的凝固行为与电磁调控机理,研究成果入选2010年度“上海光源代表性用户成果”与2012年度“北京光源用户成果Highlights”。曾获国家技术发明二等奖1项,省部级科技一等奖2项,二等奖2项,中国专利优秀奖1项,日内瓦国际发明展金奖1项。近五年发表学术论文150余篇,授权发明专利20余项。开发出铜合金板带、棒坯、管坯等水平电磁连铸系列技术与成套装备,已在北赛电工、博威合金、八达铜业、紫金铜业、台湾第一伸铜、韩国丰山铜业等多家大型铜加工企业取得产业化应用,目前共有19条生产线在运行。研制的接触线提升了我国高铁的安全性和运行效率,满足了国家重大工程和装备的重大需求,实现了相关技术产品的升级换代,提升了产品的国际竞争力。

以高亮度、强穿透性为特征的第三代同步辐射光源的快速发展,为原位研究密度大、透光性差的金属材料微结构演化带来前所未有的机遇。该项目基于我国第三代同步辐射大科学装置-上海光源,重点突破多尺度、多维、原位动态分析关键技术以及多场耦合制备与极端使役环境在线构建关键技术,拟解决多场耦合对材料微结构的调控机制与极端环境对材料微结构的损伤机理这一关键科学问题。该项目以航空发动机叶片材料、高铁接触线材料、破冰船螺旋桨材料以及月球车悬臂梁材料为示范应用对象,建立和发展从材料液态原子尺度到工程大试样的跨尺度、多维、原位表征同步辐射实验方法与技术,揭示外加物理场对材料多种相变过程中的形核长大、晶向选择、溶质扩散、相析出过程的影响规律与机制;建立和发展高温、低温等极端使役环境下材料微结构损伤的表征技术、设备装置与评价方法,全方位、多尺度揭示多因素环境对材料服役过程中的界面效应、微结构应变与应力、晶粒取向演变、微裂纹萌发、热障涂层失效等的作用机理,为优化航空发动机叶片等关键材料的制备工艺和提升其服役安全保驾护航。本项目搭建的原位实验环境平台预计可满足未来十年航空航天、轨道交通、海洋工程领域发展所需的动态测试需求。

图片 2

图片 3

王同敏教授在上海同步辐射光源接受央视采访

该研究团队自2005年在国内率先开展合金及复层材料凝固行为同步辐射原位可视化研究,并首次在原位研究中实现了电磁场干预。利用同步辐射成像与衍射等动态分析技术,研究了锡基、铝基、锌基、铜基等合金及其复层材料的凝固行为与电磁调控机理,研究成果入选2010年度“上海光源代表性用户成果”与2012年度“北京光源用户成果Highlights”。曾获国家技术发明二等奖1项,省部级科技一等奖2项,二等奖2项,中国专利优秀奖1项,日内瓦国际发明展金奖1项。近五年发表学术论文150余篇,授权发明专利20余项。开发出铜合金板带、棒坯、管坯等水平电磁连铸系列技术与成套装备,已在北赛电工、博威合金、八达铜业、紫金铜业、台湾第一伸铜、韩国丰山铜业等多家大型铜加工企业取得产业化应用,目前共有19条生产线在运行。研制的接触线提升了我国高铁的安全性和运行效率,满足了国家重大工程和装备的重大需求,实现了相关技术产品的升级换代,提升了产品的国际竞争力。

本文由凯旋门074网址发布于教育资讯,转载请注明出处:浙大将投4500万建电镜平台,获批2017年度国家重点

您可能还会对下面的文章感兴趣: