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【研究室总体介绍】

    环境断裂主要研究材料在不同服役环境中断裂的宏观规律和微观机理。环境断裂研究室是我国最早开展金属材料应力腐蚀的研究单位。上世纪80年代,在我国著名冶金材料学家肖纪美先生的领导下开展了飞机起落架的应力腐蚀研究,自此,在我国开创了应力腐蚀和氢脆研究的先河。实验室经过近40年的发展,已经成为国际上环境断裂研究领域具有重要影响的研究团队,壮大成为环境断裂教育部重点实验室。

    环境断裂教育部重点实验室的前身是1986年经原冶金部批准成立的环境断裂开放实验室,1990年成为第一批教育部开放实验室,先后由肖纪美院士和褚武扬教授任主任。1999年成为第一批教育部重点实验室,乔利杰教授任主任。1990年通过国家科委组织的第一届国家重点实验室和部门开放实验室的评估,1993年、1997年通过国家科技部评估,2002年、2007年、2012年通过教育部评估。2005年获教育部“创新团队”计划资助。

    环境断裂研究室主要从事材料断裂和环境断裂的宏观规律和微观机理研究,立足于结构材料和功能材料的环境失效机理,以及抗环境断裂材料和先进功能材料的研发,主要研究方向有:1)金属材料的断裂和环境断裂;2)功能材料的研发及多场耦合效应;3)纳米材料力学及环境效应;4)基于材料基因组工程的耐腐蚀/抗环境断裂材料的研发;5)生物材料安全可靠性研究;等等。研究室近年来承担了“973”、“863”、“支撑计划”、国家自然科学基金(国际合作、重点、面上)项目等国家纵向课题和航空航天领域、大型国有企业等横向课题,如大型运载火箭、导弹发动机、天宫二号等航天器关键部件的失效分析和安全性评价课题。在环境断裂机理的基础研究,以及我国重大工程、军事装备和航天器的安全服役做出了重要贡献。

    研究室现有固定科研人员5名,其中教授、博士生导师4名,副教授1名。形成了由长江学者、杰出青年基金、中组部青年拔尖人才、教育部新世纪人才、北京市科技新星、北京市英才计划获得者组成的生机勃勃的研究队伍。环境断裂研究室近四十年来培养了包括中国科学院院士张统一教授在内的一大批高素质的博士和硕士研究生,他们工作在国内外知名高校和研究所,以及宝钢、中石化和中石油等国内大型企业,为环境断裂的发展做出了重要贡献。

    研究室曾获国家自然科学奖二等奖1项,省部级科技进步奖一等奖4项、二等奖6项,发表SCI学术论文500余篇,出版学术专著20余部。

【研究室成员介绍】

乔利杰 宿彦京 李金许 白  洋 岩  雨

乔利杰  教授,博士生导师,教育部长江学者奖励计划特聘教授

宿彦京  教授,博士生导师

李金许  教授,博士生导师

白  洋  研究员,博士生导师

岩  雨  副教授,硕士生导师

【研究室主要研究内容及科研成果】

1、金属材料的断裂和环境断裂

1) 金属材料的氢脆和应力腐蚀

    金属材料的环境断裂(氢脆、应力腐蚀和腐蚀疲劳)是导致重大工程失效,造成恶性事故的重要原因。本研究室近四十年来致力于金属材料的氢脆和应力腐蚀研究,在该领域发表SCI论文400余篇,出版了包括《氢脆和应力腐蚀——基础部分》、《氢脆和应力腐蚀——典型体系》、《断裂与环境断裂》、《氢损伤与滞后断裂》、《应力作用下的金属腐蚀》和《应力腐蚀机理》等多部。获得至今为止国内腐蚀领域唯一的一项自然科学二等奖,以及省部级科技进步一、二等奖多项。在国内外环境断裂领域具有重要的影响,享有很高地位。

2) 金属材料断裂和环境断裂微观机理研究

    利用透射电镜(TEM)原位拉伸实验研究了韧性金属(Al、Cu和不锈钢等)和脆性金属(TiAl和Ni3Al金属间化合物)断裂的微观过程,在国际上首次发现微裂纹会在裂纹尖端或无位错区(DFZ)中形核扩展;发现无论是韧性金属还是脆性金属(金属间化合物)在裂纹扩展前均发射位错,对国际上公认的裂纹发射位错与否是区分韧性和时脆性材料的判据提出了挑战。

    利用自制的加载台研究了环境断裂的微观过程,发现在环境断裂过程中,无论是腐蚀介质、充氢还是液态金属吸附均会导致位错的发射、增值和运动,当位错的发射、增值和运动达到临界状态时就会导致微裂纹的形核和扩展。

    该研究成果在Acta Mater., Script Mater.和《中国科学》等发表论文50余篇,获教育部科技进步一等奖一项,北京市科技进步二等奖一项。

3) 腐蚀产物膜与应力腐蚀相关性研究

    应力腐蚀过程中会在裂尖或试样表面形成腐蚀产物膜,腐蚀产物膜在生长过程中会在金属基体中产生一个拉应力(定义为膜致应力),对大量的应力腐蚀体系的研究表明,应力腐蚀敏感性与膜致应力相关,即膜致应力越大,应力腐蚀敏感性越高,当膜致应力为零或压应力时,则不产生应力腐蚀。

    分子动力学和有限元模拟表明,膜致应力的最大值处于腐蚀膜和金属基体的界面,膜致应力与外加载荷叠加导致应力腐蚀裂纹前端发射位错,当发射位错达到临界状态时导致应力腐蚀裂纹的形核和扩展。该研究成果在Corros. Sci和Corrosion等杂志发表论文20余篇,获教育部科技进步二等奖一项。

4) 延迟开裂评价————氢脆性能研究

    钢的强度越高,氢致开裂敏感性越高。抗拉强度大于1000MPa的超高强钢发生氢致开裂的可能性明显增大。通常,超高强钢开裂以延迟开裂方式为主。多年来由于没有统一的评价方法,国内外各个研究机构和公司均采用自己的评价方法,导致每种材料试验数据缺乏可靠的互比性。这也成为了耐延迟开裂汽车用超高强钢最终面向市场化的最大障碍。因此研究科学的、准确的、高效的氢致延迟开裂敏感性评价方法具有重要的现实意义。

    本实验室对几种980MPa级的超高强汽车钢板以及更高强度级别的1180MPa和1300MPa钢板,利用恒载荷、U弯浸泡和慢应变塑速率拉伸等实验方法,结合测氢技术,研究了超高强度汽车钢板氢致延迟开裂敏感性。结果发现,有的U弯试样在脊背处发生点蚀,直至出现蚀孔也不发生断裂;而有的钢板,在尚未发生点蚀的情况下就会发生氢脆而断裂。恒载荷结果表明,几种超高强汽车板都能够发生氢致滞后开裂,滞后开裂门槛应力均随氢浓度对数线性下降。具体到每一种材料,关系式不同。虽然恒载荷方法速度慢,试验周期长,但可以定量求出材料的氢脆敏感性大小,并确定产生氢致滞后开裂的临界氢浓度,同时又能保证获得的门槛值最低,给出的安全区域偏于保守。因此,对于已经确定选用的材料或工艺,用这种方法给出的临界数据最可靠。

    本实验室建议的评价方法,根据不同材料、工况、环境条件而定,目前已为国内某著名的大型汽车板制造商接受并采用。

2、功能材料的研发及其多场耦合效应

1) 多场耦合作用下铁电材料的环境断裂机理研究

    铁电材料以其优异的机电、热电耦合效应在微电子、微机械、智能控制、机电等行业中得到广泛的应用,相关领域的高可靠性要求极大地推动了铁电材料失效机理的研究。由于力电耦合效应重要的科学意义和工业界对高可靠性器件的迫切需求,铁电材料的电致失效和力电耦合失效研究自上世纪90年代起迅速发展为固体力学和材料科学的前沿领域之一。

    本研究室首次将化学环境损伤引入铁电陶瓷的失效研究,提出化学环境场是导致铁电材料失效的重要因素之一,开创了铁电材料的化学环境-应力-电场多场耦合失效研究的新领域,丰富和完善了铁电材料失效的研究体系和科学内涵。

    该研究以材料学为基础,涉及材料学、力学、化学和物理学等多学科交叉,综合利用原子力显微镜、扫描探针显微镜和断裂力学实验技术,结合第一原理计算和相场模拟等研究手段,系统研究了铁电材料在化学环境-应力-电场多场耦合条件下的断裂失效规律和机理;铁电畴转与裂纹滞后扩展受化学吸附的影响规律和机制;氢对铁电性能、介电性能和断裂行为的影响规律和物理机制。研究成果揭示了多场耦合作用下铁电材料的失效规律,建立了化学环境导致铁电材料滞后断裂与化学吸附和铁电畴转关系的物理模型;通过第一性原理计算给出了氢导致铁电材料半导化和抑制铁电相变的物理本质;首次观测到反平行电场作用下180o畴转由两步90o畴转构成,为澄清学术界对铁电畴转的长期争议提供了有力的实验证据。

    研究成果得到国内外专家的一致好评:2002年教育部重点实验室评估中,专家组一致认为本研究开拓了铁电材料多场耦合滞后断裂的新领域。研究工作受到同行的广泛重视,文章发表与J. Phys. Chem. C、Appl. Phys. Lett.、Phys. Rev. B、J. Am. Ceram. Soc.等领域权威期刊,收到主编及评审人的高度评价。在Theor. Appl. Fract. Mec.上关于铁电陶瓷断裂的综述性文章中被大段引用,认为是近年来铁电陶瓷失效研究领域的重要进展。

2) 铁电制冷材料的电卡效应研究

    近年来,高性能便携电子设备飞速发展,大规模集成电路、三维高密度封装逐渐成为业界的主流技术,这使得高效微制冷器件已成为保障设备可靠运行的重要组成部分。基于电卡效应的铁电制冷具有器件易小型化、制冷效率高等优点,是小型电子设备的理想制冷方案。本研究室对铁电材料的电卡效应展开多层次、多角度的系统研究,在铁电相变与畴变过程及能量转换、铁电材料成分与显微结构设计、以及基于相变动力学的新型制冷方式等方面已经取得了丰硕的成果。

    我们结合实验与朗道理论证明电卡效应的决定因素是相变熵,其数值可高出有序熵两个数量级,从而解决了电卡效应起源的学术争议,以此理论为指导设计制备出超高电卡强度、负电卡效应等多种铁电材料,其中利用典型钛酸钡材料获得目前最高的电卡强度;提出采用多层厚膜作为铁电制冷的工作介质,克服了块体试样工作电场低、电卡效应弱和薄膜有效体积小、实际制冷量不足的缺点,在钛酸钡基无铅铁电陶瓷厚膜中成功获得目前最优的室温电卡效应熵变;针对相变动力学展开研究,提出一种新的制冷控制方式——利用动力学参数控制单循环内吸热量大于放热量实现净制冷,该设计省去传统设计中的热开关等复杂附加机构,可以简化制冷器结构、降低成本。研究成果发表于Sci. Rep.、Appl. Phys. Lett.等领域权威刊物,受到业界同行专家的一致好评。研究成果在2012年布鲁塞尔国际发明博览会上获得发明金奖。

3) 功能陶瓷基左手材料

    左手材料是同时具有负介电常数和负磁导率的新型非常规电磁介质(超材料),具有负折射等反常物理特性,是近十年来的国际研究热点之一。由于自然界缺乏介电常数和磁导率同时为负数的材料,人们通常利用各种复杂金属结构中的电、磁等离子共振来实现左手特性,因此左手特性的实现依赖亚波长金属结构设计而与材料本身物理特性无关。由此导致学术界对左手材料的物理本质存在很大争议;而且纳米加工工艺限制、高电磁损耗等原因也阻碍了金属基左手材料的发展。我们提出利用铁性功能陶瓷材料自身电、磁偶极子在外场作用下的共振行为产生负介电常数和负磁导率来实现左手特性,该思路完全跳出左手特性的传统实现方式,在获得结构紧凑、各向同性的左手材料方面具有很大优势。

    我们分别利用铁电和铁磁陶瓷实现负介电常数或负磁导率成功产生左手特性,在国际上首次制备出含负介电铁电陶瓷的左手材料,还利用铁氧体的铁磁共振实现了频率可调的多频带左手材料;建立了一种全新的仅利用单一磁共振即可实现左手特性的方法——利用双层铁磁结构界面处表面模的共振耦合激励二次相位滞后实现左手特性,有效解决了传统左手材料中的高损耗问题,获得了当前最低的左手通带插入损耗(~0.5dB);在国际上最早针对左手复合体系中的电磁耦合展开系统研究,指出在紧凑结构中电/磁偶极子之间的电磁耦合对左手特性有显著的抑制作用,结合微波实验测试和有限元仿真计算获得了单元间电磁相互作用的空间耦合规律,并提出促进左手特性的有效方法。

    研究成果发表于Opt. Express、Appl. Phys. Lett.等领域权威刊物,受到评审专家的高度评价,也被领域同行在许多综述或研究论文中大量引用。研究工作受到国际电磁学会前主席、美国麻省理工大学Kong JA教授等国际知名专家的高度评价。

4) 多场耦合下铁磁合金的相变与断裂研究

    形状记忆合金、超磁致伸缩材料等铁磁合金重要的智能功能材料,可广泛应用于电器、建筑、能源、汽车、医疗、仪器仪表、自动控制、航空航天、生物工程、机器人和日常生活各个领域。它们在使用过程中面临四个服役条件:应力、温度、磁场和化学环境(潮湿空气和氢等)。在复杂服役条件下,合金的相变与断裂行为对其服役可靠性及寿命具有重要影响,本研究室以Ni50Mn30Ga20等典型材料为例,系统研究了多场耦合条件对材料相变与断裂特性的影响。

    我们的研究首次直接观察“磁蠕变”的孪晶界滞后移动与引起的材料滞后断裂,发现了不同成因马氏体孪晶界的力性差异,揭示合金脆性来源与裂纹形核的界面优先级,获得取向多晶的应力腐蚀与氢脆现象并揭示其机理,发现奥氏体-马氏体可移动相界面的机制并预测其在微型甚至纳米器件上具备巨大的潜在应用价值。

3、纳米材料力学及环境效应

1) 纳米材料力学性能的微/纳米桥实验研究

    与香港科技大学张统一院士合作提出并发展了微/纳薄膜力学性能的微/纳桥测试理论和方法,形成了完备的单/双层膜力学性能测试方法和理论体系。该方法能够同时测量薄膜的残余应力、杨氏模量、弯曲强度和薄膜的塑性行为,以及材料的内禀尺度参数,被普遍应用于纳米材料力学性能的测量,成为目前国际上广泛使用的纳米材料力学性能测试方法。

2) 多孔纳米金材料的力电耦合效应研究

    纳米多孔金材料具有表面积大、高密度原子级台阶、良好的导电性能,以及表面等离子体效应和高的杨氏模量高等特点广泛应用与催化、电极材料,以及分子检测和驱动器件等,在微纳器件和传感器中具有广泛的应用。在国家自然基金委/香港RGC联合基金的资助下开展了纳米多孔金的力/电/化学多产耦合效应的规律和机理研究。

4、基于材料基因组工程的耐腐蚀/抗环境断裂材料的研发

    新材料研发及其市场化进程长期受制于过程低效、复杂、高成本和长周期,长期制约着材料的研究和应用,已经不能满足现代社会和经济的需求。为了大大缩短新材料开发周期,世界各主要国家均在探索如何将材料计算、实验、数据等手段有机融合,有效缩短关键新材料研发与验证所需时间,促进材料原始性创新,大力促进材料产业的技术跨越以增强其全球竞争力。2011年6月美国政府提出 “材料基因组计划”,其中打造融计算-实验-数据为一体的新材料创新平台以加速材料研发是其核心内容,主要包括高通量材料计算、高通量材料制备与表征和材料数据库三大核心技术。其核心理念是运用虚拟筛选大幅度降低候选试验样品的数量,达到大幅度提高材料研发效率的目的。

    在国家“863”计划的资助下开展超高强抗氢脆合金的研发,通过第一性原理计算、分子动力学模拟和有限元模拟等研究氢在晶界偏聚、晶界弱化的规律和机理,探寻增强晶界强度和抑制氢在晶界偏聚的元素;通过第一性原理计算探寻作为深氢陷阱的新型化合物,从而设计出具有高抗氢脆性能的超高强合金。

5、生物材料安全可靠性研究

    金属作为替代人体某些器官的材料具有很长的历史,但是在应用的初期,耐蚀性是选用金属材料的主要考虑因素,因此金、银等贵金属常被用于人体。随着技术水平的不断发展,对金属材料的要求也越来越高。金属材料在生物体内主要是依赖于其优异的机械性能,如强度、韧性等。目前有70%到骨科植入体材料为金属材料,因此对其寿命及安全性的研究非常重要。研究室主要在以下两方面开展研究。

1) 人工关节植入体材料腐蚀与磨损交互作用的研究

    骨科植入物与人体组织间产生的摩擦界面广泛的存在于人体中,已成为植入物晚期松动失效的主要原因,如何解决好结构元件界面的摩擦磨损问题,对于提高骨科手术疗效增长骨科植入物(尤其是人工关节)的使用寿命具有重要意义。在人体环境中,金属材料也会发生腐蚀从而释放出有潜在危险的金属离子。磨损与腐蚀的交互作用降低了人工关节的安全性。国外进口的人工关节能够服役20年左右,但是我国国产到人工关节到寿命只有5-10年,因此患者为了保证正常到生活需要进行多次植入手术,如何延长人工关节的寿命,并且保证其安全服役,是研究到终点。研究发现在髋关节人工植入体表面存在一层金属生物膜和纳米晶层,这是植入体材料在富含蛋白质的环境中由磨蚀诱发而生成的。金属生物膜的形成,能够有效的润滑关节摩擦界面,并能降低磨损量。2011年在Science发表的文章也引用我们的研究成果,对人工关节表面富碳层进行了深入分析。

2) 金属生物材料表面改性研究

    金属材料被植入人体后,会迅速与体液发生反应,在一段时间内保持钝化的特性。对于某些部位的植入材料,我们希望其可以在设计的时间内进行安全降解,从而不需要二次手术再把植入体取出,如骨钉、骨板等。镁合金是目前较好的可降解材料,但是如何控制其降解速度是研究难点,因此对镁合金表面的改性可以很好到控制其降解速度。

    骨科植入材料的另一个失效原因是由于手术之中所带来的细菌会造成严重到感染。因此如何能提高植入材料在植入初期的抗菌能力,但是又不改变材料本身的机械和耐蚀性能是我们目前的研究方向。我们对材料表面进行阳极化处理并采用电化学沉积碘伏的方法,大大提高了金属材料抗菌能力。

    人体本身的关节是依赖于半月板纤维结构进行润滑的,其润滑效果非常好。但由于病变、意外事故等原因,半月板损坏无法提供有效润滑后,就要进行人工关节植入体到替换。目前人工关节植入体材料主要是金属、陶瓷等硬质材料,选择这些材料到主要原因是考虑它们到机械强度。因此对金属材料表面进行仿生改性,如种植高分子刷,可以在降低磨损量的前提下提高摩擦界面的润滑效率。

6、材料前沿探索

1) 机动车尾气净化器蜂窝陶瓷载体

    随着工业化水平的不断提升,机动车尾气排放污染在城市大气污染的分担率越来越高,机动车尾气控制技术对于环境治理与节能减排具有重大社会意义。催化剂涂敷蜂窝陶瓷载体是汽油车尾气处理的关键之一,而基于蜂窝陶瓷的颗粒捕集器是柴油车尾气颗粒物净化的关键技术。本研究室针对新型蜂窝陶瓷材料以及超薄壁蜂窝陶瓷载体先进制备工艺等方面展开研究,致力于推动具有自主知识产权的机动车尾气净化技术的快速发展。

    经多年研究,本研究室在新材料与先进工艺研发方面已取得突出成果,研发出具有低热膨胀系数、高温稳定性优异、孔径及孔隙率大范围可调的钛酸铝基蜂窝陶瓷载体,所得技术参数已经达到并部分超过国际领先企业。在先进制备工艺方面,本研究室开发出一种精密制造超薄壁蜂窝陶瓷载体挤出成型模具的方法,可以制造出具有尺寸精度高、内壁耐磨、耐蚀性好且有自润滑特性等优点超薄壁蜂窝陶瓷挤出模具,从而从根本上解决了超薄壁蜂窝陶瓷载体的生产难题。

2) 氢测量传感器

    氢能源的广泛应用使得氢泄漏检测传感器的研究和开发日益重要。电位式氢传感器具有信号不依赖于膜电极尺寸、易于小型化、外置设备简单等优点,适合市场化的要求。本研究室对电位式氢传感器进行系统研究,重点针对传感器核心部件——电解质薄膜,在薄膜性能、传感器设计与制作以及工作信号响应特性等多方面获得了一系列特色成果。

    本研究室制备出以商用Nafion112膜为电解质的氢传感器,该传感器具有优异的氢敏特性,可以实现微量氢泄漏的有效检测,并且以能斯特方程为基础建立不同温、湿度环境条件下传感器响应特性的经验公式;制备不同铵盐修饰的壳聚糖复合电解质膜,其离子电导特性与商用Nafion膜相当,且氢敏稳定特性及环境适应性更优异;采用所研制的电解质膜,开发出一套氢传感报警系统,可实时检测并显示环境氢浓度,并对氢泄漏进行报警。

【研究室承担科研項目】

  • 1、“973”课题:多重动态海洋环境因素作用下材料腐蚀损伤的机理与规律;
  • 2、“973”课题:基于纳米材料及结构力学新理论的表征方法和测量原理;
  • 3、“973”课题:高速弓网载流滑动失效机制与材料设计;
  • 4、“973”课题:高速轮轨滚动失效机制及优化匹配;
  • 5、“973”课题:辐照损伤的计算机模拟;
  • 6、“863”项目:基于材料基因工程的高通量设计、制备与表征技术;
  • 7、“863”项目:先进燃料元件包壳材料和外套管材料的辐照考验研究;
  • 8、“863”项目:氢测量传感器研究;
  • 9、“863”项目:海洋环境下高性能不锈钢钢筋产品开发与耐蚀性能评价研究;
  • 10、科技支撑项目课题:海洋钢结构腐蚀安全性评价和寿命预测技术;
  • 11、教育部创新团队项目:铁性功能材料失效规律与机理;
  • 12、国家自然科学基金委重点项目:高温高压核电水环境材料腐蚀的痕量效应及防护机理研究;
  • 13、国家自然科学基金委重点项目:环境和力、电耦合导致铁电材料畴变和开裂的规律和机理;
  • 14、国家自然科学基金委重点项目:应力腐蚀的多层次跨尺度研究;
  • 15、国家自然科学基金委面上项目:深海等静压对应力腐蚀的影响规律与机理研究;
  • 16、国家自然科学基金委面上项目:准同型相界铁电材料电卡效应影响规律与机理研究;
  • 17、国家自然科学基金委面上项目:磁场、环境耦合作用下Fe-Ga合金应力腐蚀的规律及机理;
  • 18、国家自然科学基金委面上项目:金属生物膜的形成机理及其润滑和耐磨蚀的研究;
  • 19、国家自然科学基金委面上项目:多场耦合条件下铁电多层膜电卡效应的动力学研究;
  • 20、国家自然科学基金委面上项目:纳米多孔金属的力-电-化学介质多场偶耦合效应研究;
  • 21、国家自然科学基金委面上项目:裂纹在沿晶氧化膜内形核的应力腐蚀新机理;
  • 22、国家自然科学基金委面上项目:逆变奥氏体对马氏体时效钢氢致开裂性能的影响;
  • 23、国家自然科学基金委面上项目:应力腐蚀与腐蚀产物膜力学行为的相关性研究;
  • 24、国家自然科学基金委面上项目:氢和阳极过程共同控制的应力腐蚀研究;
  • 25、国家自然科学基金委面上项目:外场调节铁电铁磁复合左手材料电磁特性的研究;
  • 26、国家自然科学基金委面上项目:纯净高强钢厚板中的氢扩散与氢脆机理;
  • 27、国家自然科学基金委面上项目:奥氏体不锈钢氢致滞后开裂机理研究;
  • 28、国家自然科学基金委面上项目:氢调控铁电陶瓷性能规律及机理研究;
  • 29、国家自然科学基金委面上项目:氢促进阳极溶解型应力腐蚀的机理;
  • 30、国家自然科学基金委面上项目:力电耦合下环境导致畴变和裂纹扩展的原位研究;
  • 31、国家自然科学基金委面上项目:铁电陶瓷滞后开裂机理研究;
  • 32、国家自然科学基金委面上项目:连铸纯净钢“白点”敏感性升高的规律与机理;
  • 33、国家自然科学基金委面上项目:高密度封装器件机械失效与异质界面改性的基础研究;
  • 34、国家自然科学基金委面上项目:半导体带状纳米氧化物的力学性能研究;
  • 35、国家自然科学基金委面上项目:块状非晶断裂与环境的微观研究;
  • 36、国家自然科学基金委面上项目:钝化膜强度、结合力与应力腐蚀感敏性的关系;
  • 37、国家自然科学基金委面上项目:铁电陶瓷在电场、力和化学环境下的失效行为研究;
  • 38、国家自然科学基金委面上项目:腐蚀过程引起的内应力在腐蚀中的作用;
  • 39、国家自然科学基金委面上项目:加载裂尖原子组态连续变化的原位研究;
  • 40、国家自然科学基金委面上项目:氢促进腐蚀及应力腐蚀的半导体膜模型;
  • 41、国家自然科学基金委面上项目:环境断裂的微观规律及机理研究;
  • 42、国家自然科学基金委面上项目:金属吸附促进局部塑性变形导致脆断的的实验和理论研究;
  • 43、国家自然科学基金委面上项目:氢和应力对黄铜和铜单晶阳极溶解的协同作用;
  • 44、国家自然科学基金委面上项目:Ti3Al、TiAl金属间化合物在水和甲醇中的应力腐蚀研究;
  • 45、国际(地区)合作项目:铁电陶瓷在电场、力和化学环境下的失效行为研究;
  • 46、厂协项目:海洋链应力腐蚀性能测试及服役安全性评估;
  • 47、厂协项目:热轧超高强钢氢致延迟断裂性能研究;
  • 48、厂协项目:煤制天然气中氢气对长输管道腐蚀性的研究开发;
  • 49、厂协项目:车轮钢氢行为及断裂机理研究;
  • 50、厂协项目:组织对轮毂钢氢致开裂的影响及轮毂安全性评估;
  • 51、厂协项目:马氏体时效钢氢脆安全性评估;
  • 52、厂协项目:ERW焊管沟槽腐蚀评价技术;
  • 53、厂协项目:超高强钢氢致延迟开裂试验方法研究;
  • 54、厂协项目:受电弓上臂裂纹故障分析;
  • 55、厂协项目:汽车尾气催化剂失活或活性下降机理研究;
  • 56、厂协项目:堇青石与钛酸铝蜂窝陶瓷载体的研发;
  • 57、厂协项目:天宫二号热交换器管路服役寿命研究;
  • 58、厂协项目:规整填料在减压条件下的腐蚀机理及失效预防。

【实验设备】

【学术交流】

    本研究室与美国卡内基-梅隆大学,西北大学,匹兹堡大学,乔治娅理工学院,英国牛津大学,剑桥大学,加拿大卡尔加里,阿尔伯塔,多伦多大学,挪威科技大学,日本丰田大学,东北大学金属研究所,物质与材料研究机构,韩国浦项大学,香港科技大学,香港理工大学等具有广泛的科研合作。

    几年来,研究室先后邀请英国、挪威、美国、日本、加拿大等国专家多次来实验室讲学和交流,也经常邀请国际知名学者来华作长期学术访问,例如香港科技大学张统一院士、挪威科技大学张志良教授、南佛罗里达大学Volinsky教授、加拿大阿尔伯塔大学张豪教授等均在本研究室进行过一年以上的访问交流,给研究室师生提供了与国外知名学者近距离的学习交流机会,促进研究室的科研方向紧贴国际发展前沿。研究室也与国外大学有经常性互派研究生活动,使得研究生教育更具国际化。

    研究室通过主办或联合举办国际国内学术研讨会,积极加强在材料科学领域的学术交流与合作。2006年10月举办第14届亚太腐蚀与控制会议;2007年10月举办全国氢脆与应力腐蚀及工程应用学术研讨会;2009年5月举办材料力学行为的尺度效应国际研讨会;2010年8月举办第7届海峡两岸材料腐蚀与防护研讨会;2010年8月举办第8届压电原子力显微技术及纳米尺度极性材料和力学国际学术研讨会;2011年7月举办第8届全国环境敏感断裂学术研讨会;2013年10月第9届全国环境敏感断裂学术研讨会。实验室成员也经常参加各种国际、国内学术会议,近年来在各种学术会议上作大会报告、主旨报告、邀请报告数十人次。

【研究室团队建設】

    环境断裂研究室和材料失效与延寿研究室是一个积极、热情、团结的集体。在科研上,我们继承了老一辈学者们严谨、认真、不怕吃苦的精神;在日常生活中,研究室老师们对学生关怀备至。我们全方位的培养学生。学生毕业后,有的出国继续求学,有的进入了研究机构,有的自己创业,有的加入到大型企业。他们在研究所所学到的,并不只是认真对待每一个科研课题,而是在书面和口头表达、与人沟通、分析和解决问题等多方面能力的培养。用人单位也对我们的毕业生非常满意,并且建立了长期输送人才的通道。

 
 
北京科技大学新材料技术研究院   地址:北京市海淀区学院路30号   邮编:100083 返回学校首页