中国材料基因工程研究进展

材料基因工程是材料领域的颠覆性前沿技术,将对材料研发模式产生革命性的变革,全面加速材料从设计到工程化应用的进程,大幅度提升新材料的研发效率,缩短研发周期,降低研发成本,促进工程化应用。本文从基础理论与方法、关键技术与装备、新材料研发与工程化应用、人才培养以及材料基因工程新理念的形成和推广等方面,综述了中国材料基因工程的研究进展,并提出了未来发展方向建议。     

PZT-5铁电陶瓷恒载荷压痕裂纹在空气和水中的扩展过程

用Vickers硬度计作为加载装置,研究了极化锆钛酸铅(PZT-5)铁电陶瓷压痕裂纹恒载荷下在室温空气和水中的扩展规律.结果表明,恒载荷下,压痕裂纹在空气和水中不断扩展, 120 h后趋于稳定,从而就可获得裂纹扩展速率和裂纹止裂的门槛应力强度因子KISCC,它们均显示各向异性.研究表明,裂纹扩展速率和KISCC的各向异性与铁电陶瓷断裂韧性的各向异性有关,即裂纹扩展速率随KIC的增加而降低,而KISCC随KIC的增加而升高.平行极化方向裂纹的断裂韧性比垂直极化方向高,即KCICdn/dt;与在空气中相比,在水中应力腐蚀更敏感,即裂纹扩展速率更高、门槛值更低.     

氢致马氏体对316不锈钢的纳米压痕蠕变的影响

大量拉伸实验工作表明，氢能促进室温蠕变。对于316奥氏体不锈钢，充氢会发生马氏体相变，利用纳米力学探针可以在表面局部区域内研究室温蠕变，以此来区分不同相的力学性能。     

Zr基块状非晶的氢损伤与氢致滞后断裂

研究了Zr41.2Ti13.8Ni10Cu12.5Be22.5块状非晶在充氢过程中氢致滞后断裂规律以及氢鼓泡的形核、长大及破裂过程.结果表明,当充氢电流i<20 mA/cm2时,不出现氢损伤(鼓泡及微裂纹),但在恒载荷条件下能发生氢致滞后断裂,其归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC=0.63.当i>20 mA/cm2后,无载荷下充氢会产生氢损伤,恒载荷下发生滞后断裂时KIH/KIC从0.63降为0.26.氢鼓泡(直径约为30 nm)形核时的内压pi≈3.6 GPa.随氢的进入,鼓泡不断长大;内压增大至pC≈3.9 GPa时,鼓泡就会解理扩展变成裂纹;但扩展20-30 μm后,内压下降从而止裂.当一定量原子氢进入氢鼓泡后,它又能解理扩展,从而在鼓泡边缘局部解理断口上可以观察到止裂线.     

退火处理对PZT-5H铁电陶瓷性能的影响

研究了退火处理对PZT-5H陶瓷铁电、压电性能以及抗老化和抗电疲劳性能的影响。结果表明，250℃退火处理可以有效地提高PZT-5H铁电陶瓷的饱和和剩余极化强度、压电常数和抗老化性、抗电疲劳性性能。分析表明，PZT-5铁电陶瓷性能的改善可能与热处理改变晶粒微区状态和消除内应力等因素有关。     

热处理对车轮钢中夹杂物的形态和分布的影响

通过金相显微镜、扫描电镜对车轮钢（CL50）铸态/热轧态和热处理态组织中夹杂物的形态分布进行研究,并利用能谱对夹杂进行成分分析。结果表明,在S含量极低的情况下,CL50车轮钢中氧化物夹杂主要呈球形或多边形,随机分布,在轧制过程中不发生变形;增大S含量,铸态组织中开始出现球状、串珠状以及条状MnS-氧化物复合夹杂物,且有在晶界聚集的趋势,主要分布于网状铁素体或者孤岛铁素体中;热处理后夹杂物则分布于网状铁素体中,说明夹杂物在一定程度上促进铁素体的形核。在890℃热处理过程中夹杂物形态和分布没有明显变化。