金屬基層狀復合功能材料的研制與性能

周生剛，1983年生人；職務、職稱：副教授；主要科研成果：2013年12月以第2獲獎人身份獲中國有色金屬工業(yè)協(xié)會科技進步二等獎一項（省部級）。目前主持一項國家自然科學基金青年科學基金項目（多能場作用下低銀含量鉛合金電極的可控成形及其電化學性能研究：51201080），主持云南省重點新產(chǎn)品開發(fā)計劃項目（節(jié)能型低成本鉛/鋁層狀復合陽極的開發(fā)：2014BA011）。先后參加了國家自然科學基金（鋁-鉛梯度復合電極材料的組織與性能研究：50664005）、國家863項目（稀有金屬電解用節(jié)能型層狀復合電極材料的開發(fā)研究：2009AA03Z512）、國家自然科學基金（鈦-鋁層狀復合電極材料制備和性能的應用基礎研究：51074082）及云南省科技廳聯(lián)合資助項目（稀有金屬電解用節(jié)能型層狀復合電極材料的開發(fā)研究：2009GA007）的研究。2100433B

《金屬基層狀復合功能材料的研制與性能》重點闡述了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2等金屬基層狀復合功能材料的設計原理、制備工藝、界面結(jié)構(gòu)，以及界面的力學、電學性能，以及應用于電化學領(lǐng)域的極化性能、耐腐蝕性能和模擬電解生產(chǎn)實驗和節(jié)能機理分析，內(nèi)容包括：新型金屬基層狀復合功能材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢概述、構(gòu)建金屬基層狀復合功能材料可行性的理論分析、制備及特性表征方法、顯微組織及界面形成機理、力學性能及界面電阻分析、電化學性能與節(jié)能機理等。此外，《金屬基層狀復合功能材料的研制與性能》以電積鋅、電積鎳等為例開展了幾種層狀復合功能材料應用于濕法冶金業(yè)中的模擬電解試驗，并概述了鈦系DSA功能材料、基體增強型功能材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢?！督饘倩鶎訝顝秃瞎δ懿牧系难兄婆c性能》集著作者所在的學術(shù)團隊多年來在金屬基層狀復合材料方面的研究成果，創(chuàng)新性地設計并制備了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2、等金屬基層狀復合功能材料，利用較為簡便的工藝制備出了幾種集輕質(zhì)、高強、優(yōu)良導電性的功能材料，其中部分材料服役濕法冶金領(lǐng)域的陽極材料使用，表現(xiàn)出長壽命、低電耗、高電流效率等優(yōu)勢于一體的性能，?！督饘倩鶎訝顝秃瞎δ懿牧系难兄婆c性能》較系統(tǒng)地闡述多種金屬層狀復合功能材料界面設計基礎理論和制備工藝的專著，作者們在實驗研究與層狀復合界面的分析測試中，借助X射線衍射儀、金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、高倍率透射電鏡、萬能力學試驗機、電化學綜合測試儀等系統(tǒng)地研究了金屬基層狀復合功能材料基體的界面成分、力學特性、導電性、組織結(jié)構(gòu)、電化學綜合性能，并成功地將該技術(shù)應用于濕法冶金、水處理、氯堿等行業(yè)。同時強調(diào)，金屬基層狀復合功能材料也是一項發(fā)展中的技術(shù)，它的應用范圍將不斷擴大，其理論與實踐也將進一步豐富和完善。

藉助薄膜力學性能測試方法研究金屬基層狀復合材料界面結(jié)合強度及其附近微區(qū)的性能如硬度、屈服強度 等。并引入內(nèi)應力，研究組織、結(jié)構(gòu)和內(nèi)應力對疲勞裂紋分叉、止裂等的關(guān)系。選擇既有實用意義又具有不同界面的層狀復合材料為對象。擬調(diào)變界面區(qū)狀態(tài)以考核結(jié)論的正確性，經(jīng)驗證的研究結(jié)果不僅對層狀也對其他類型復合材料的設計有指導意義。 2100433B

本項目研究了層狀復合陶瓷的夾層材料、層狀復合方式制備工藝、界面結(jié)構(gòu)特征等，制備出多種弱夾層、強夾層、多相復合協(xié)同增韌層狀復合陶瓷，其中ZTA/Al2O3強夾層層狀復合陶瓷的沖擊韌性是單相Al2O3陶瓷的5.6倍，單相ZTA陶瓷的2.8倍；而且復合陶瓷的斷裂韌性和維氏硬度在平行于夾層方向和垂直于夾層方向差別不大，克服了弱夾層陶瓷各向異性的缺點；通過層狀復合陶瓷斷口分析和界面HREM分析，確證層狀復合陶瓷的主要增韌機理是多層介質(zhì)的裂紋止裂和裂紋分層效應。發(fā)表學術(shù)論文26篇，培養(yǎng)博士生1名，碩士生5名。提出了層狀復合陶瓷增韌機理及其優(yōu)化設計方案，為層狀復合材料的開發(fā)與應用奠定理論基礎。