以面向“工程應用”需求的“基礎研究”為主線,我們研究基于熱力學和動力學穩(wěn)定性的金屬納米材料設計制備與結構性能調控。建立了定量描述金屬材料納米晶組織演變的熱穩(wěn)定性模型和合金體系相變行為的相穩(wěn)定性模型,以確定金屬材料納米組織發(fā)生不連續(xù)快速晶粒長大和相失穩(wěn)轉化的臨界條件。發(fā)現(xiàn)了晶粒尺寸對納米多晶體單胞中原子占位的作用規(guī)律,調控納米效應機制在錳氮合金中獲得了特殊的零熱膨脹特性且保持為目前國際上同類材料的最高性能指標。以穩(wěn)定性模型和尺度效應機制為指導,提出了晶粒尺寸和物相組成均可調控的納米化機理,發(fā)明了具有穩(wěn)定高性能的納米晶稀土金屬、稀土合金、硬質合金等材料的可控制備方法,創(chuàng)新技術促成了首個含納米效應稀土數(shù)據(jù)庫的構建和納米硬質合金的產業(yè)化與高端工業(yè)應用。開發(fā)的系列納米硬質合金產品應用于航空航天、煤炭開采、煉鋼軋鋼、熱電能源、精密加工制造等重要工程,顯著提高了關鍵機械部件的服役性能和使用壽命。 |