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团队介绍

新金属材料与成形研究所

     

新金属材料与成形研究所依托中国矿业大学材料科学与工程优势学科建设,服务煤炭行业和区域经济发展,是中国矿业大学材料与物理学院骨干研究所,主要从事与先进金属结构材料的研发、成型与计算相关的非平衡制造基础研究与产业化应用。

研究所现有人员31人,核心成员包括教授2人,副教授2人,讲师1人,其中江苏省青蓝工程入选者1人,江苏省六大人才高峰入选者1人,校学术带头人、优秀骨干教师、百佳教师多人,具有海外留学或学习经历的5人,博硕研究生20余人。先后主持和参与国家自然基金重点项目、国家重点研发项目、国家自然基金面上项目、青年项目、江苏省自然基金面上项目、青年项目、博士后基金、科技创新与成果转化项目等60余项,总经费达5000万元。

获得教育部自然科学一等奖、教育部科技进步二等奖、江苏省科技进步三等奖、陕西省科技进步一等奖、江苏省研究生教学成果二等奖、电力工业协会科技进步一等奖等省部级以上奖励多项,在Acta MaterialiaMaterials Research Letters等国际顶级期刊发表高水平论文300余篇,授权/受理发明专利80余项,主持国家重点研发项目、国家自然基金项目、企业委托项目等各类科技项目80余项,团队累计研发经费达千万元。本研究所立足自主创新、注重产学研合作,切实促进了相关产业的不断发展。

研究方向如下:

非平衡凝固理论及亚稳材料研究:极端非平衡凝固理论与技术,熔体深过冷、熔体极冷和3D打印等快速凝固过程中形核、生长、相变;新型纳米、高熵等亚稳材料设计、热/动力学相关性、高温稳定性、凝固与焊接工艺研究;新型合金复杂结构熔体精铸技术与计算机模拟研究。

激光制造与再制造:超高速定向激光熔覆制造与再制造,主要开展集激光熔覆工艺技术、激光熔覆材料技术、激光表面改性技术和激光强化技术等多种技术于一体的基础研究和产业化研究;窄间隙激光填丝焊研究,针对中厚板传统电弧焊效率低、能耗大、成本偏高、质量一般等问题,采用窄间隙激光填丝焊替代传统气体保护焊的基础应用研究,使填充量节省80%,显著提高加工效率,节约成本与能耗,改善焊接应力与变形,提升产品质量,改善操作工人劳动环境;结合系列智能化软件体系、自主研发的核心硬件体系,开展材料-工艺-装备系统化研究,实现数字化、智能化与一体化。

轻质高强塑TRIP/TWIP钛合金研究:钛合金材料作为金属材料的一个重要分支,其强度与塑性往往表现出相互制约的倒置关系,存在高强度和高塑性无法权衡的问题。为克服传统的钛合金材料存在的诸如有限的延展性、差的加工硬化能力或低的抗损伤性等不足,设计高强韧和良好加工硬化行为的TWIP/TRIP钛合金;将TWIP/TRIP钛合金作为航空发动机支撑架用材料和工程机械关键零部件用材料进行研发应用和产业化。

失效分析与防护研究:金属及其构件的失效机理、失效分析方法的研究与应用,指导各类产品的规划、设计、选材、加工、寿命评估、检验监督及质量管理;基于BigData分析、IoF和多因素耦合交互作用的金属构件失效机制分析与可靠性(寿命)评估;极端条件下金属的失效机理与防护研究及涂层制备技术。

材料非平衡成形过程模拟和精确计算研究方向:通过对材料成形(铸造、锻造、焊接、再制造)过程模拟仿真,为相关工艺制定和方案优化提供理论依据。通过分子动力学和第一性原理计算方法,在原子和分子层面上认识、设计和计算材料结构和相关性质,探索材料的结构与性能的相关性,指导新材料的设计开发和工艺改进。可实现设计与分析的统一,集成化、智能化与协同化发展,柔性化、绿色化和虚拟化等并行设计,进而优化工艺设计,提高产品质量,缩短研发周期,降低开发成本和对资源的消耗,产生显著社会经济效益。