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“寻找不脆陶瓷的方法:从MAX相到MAB相陶瓷”

发布者:周延春?发布时间:2019-03-29浏览量:

湖南大学天马材料研究论坛155

 

题  目:寻找不脆陶瓷的方法:从MAX相到MAB相陶瓷

报告人:周延春 教授

地  点:工程实验大楼240244 多媒体报告厅

时  间:201942日(周二)下午300-500

主持人:潘安练 教授

邀请人:材料科学与工程学院

承办人:www.56715.com天马材料研究论坛日常工作小组

 

报告人简介:

周延春,1985年毕业于清华大学,19881991年在中科院金属所分别获得硕士和博士学位。1992-1994年在美国密苏里大学做博士后。现任航天材料及工艺研究所研究员,先进功能复合材料技术重点实验室副主任,中国运载火箭研究院首席技术专家。主要从事高温陶瓷及复合材料的多层次结构设计、制备和性能研究。Annal Rev. Mater. Res., Inter. Mater. Rev., Acta Mater., J. Am. Ceram. Soc.等期刊上发表SCI论文400多篇,被引用12600多频次, H-因子60。获得中科院院长奖学金特别奖(1991)、中科院技术发明二等奖(1998)、辽宁省自然科学一等奖(2005)、国家科技进步二等奖(2014)、美国陶瓷学会Global Star奖(2010)、美国陶瓷学会工程陶瓷部Bridge Building奖(2018)、国际衍射数据中心(ICDD)贡献奖(2009\2012\2014) 等奖励。获得国家杰出青年基金(1999)、中科院百人计划(2003)支持。

主要学术贡献包括:(1)发现了16个新型高温碳化物、氮化物和硼化物新相并确定了晶体结构;(2)提出了高损伤、可加工陶瓷的设计准则,并以此理论为基础通过实验发现或证实了一系列新型抗损伤、可加工陶瓷;(3)提出了基于原位反应制备体材料、多孔材料和二维硼化物的方法。

主要学术荣誉和兼职有:美国陶瓷学会会士(Fellow 2010), 世界陶瓷科学院院士(2010), 亚太材料科学院院士(2013),美国陶瓷学会工程陶瓷部国际委员会主席(2009-2010),世界陶瓷科学院顾问委员会委员(2010-2014),世界陶瓷科学院选举委员会委员(2010-2014),美国陶瓷学会Ross Coffin Purdy奖励委员会主席(2015),美国陶瓷学会Jeppson奖励委员会委员(2018, 美国陶瓷学会出版委员会委员(2014-2018),美国陶瓷学会工程陶瓷部提名委员会主席(2015-2016),中国硅酸盐学会特陶分会副理事长(2008-)

主要国际学术期刊任职包括《J. Mater. Sci. & Tech.Vice-editor-in chief, J. Am. Ceram. Soc.Editor, J. Mater. Res.Principle Editor,Inter. J. Appl. Ceram. Tech.Associate Editor,J. Asian. Ceram. Soc.Editor, Inter. Mater. Rev.》、《Ceram. Inter.》、《J. Ceram. Soc. Jap.》和《J. Adv. Ceram.》等杂志的Editorial board member,《现代技术陶瓷》和《宇航材料及工艺》主编。

 

 

报告摘要:

超高温陶瓷是高超声速飞行器的鼻锥、翼前缘、超燃冲压发动机的燃烧室和第四代核反应堆燃料包壳的关键材料。然而,本征脆性和缺陷敏感性限制了它们在这些极端环境下的应用。脆性的本质源于原子间的强共价键作用,从而导致位错滑移困难。因此,改变脆性必须从电子结构和化学键特性的研究入手。本报告首先从分析MAX(Mn+1AXn, 其中M是过渡金属原子、 AIIIAIVA族原子、XCN原子, n=1234 5)的多层次结构(电子结构、晶体结构和显微结构)与宏观性能的关系入手,提出不脆、可加工陶瓷的判据,然后利用这些判据寻找新的超高温硼化物陶瓷陶瓷。MAX相的晶体结构可以被认为是A原子层插入到过渡金属碳化物或氮化物的孪晶界上,由周期性交替排列的Mn+1Xn/A原子层而构成的。晶体结构中的化学键呈明显的各向异性,即M-X为强共价键而M-A为弱的香蕉键。化学键的各向异性导致材料的电学和力学性能呈明显的各向异性。其不脆的本质是M-A的弱香蕉键导致了低剪切模量和低剪切强度,并使位错可沿基面滑移。MAX相的化学键特性使得它们综合了金属和陶瓷的共同优点,包括耐高温、抗氧化、抗热冲击、导电、导热、不脆、容易加工等。根据MAX相的结构和性能关系,建立了寻找不脆高温陶瓷的判据。 利用该判据,预测了系列新型三元层状硼化物陶瓷即MAB(其中M是过渡金属原子、ASiAl原子、B是硼原子)的结构和性能,并揭示了决定它们性能的本质。根据MAB相的结构特点,发展了二维过渡金属硼化物MBene的制备方法。报告的前半部分主要介绍MAX的结构性能关系及应用,后半部分主要介绍新型MAB相的结构和性能关系、MBene的制备方法及新化合物的发现。最后,给出不脆、抗损伤陶瓷的普适判据。

 

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