中新社北京8月20日電 (記者 孫自法)在金屬材料領(lǐng)域，如何使相分離合金凝固形成高性能原位復(fù)合材料，長(zhǎng)期以來(lái)備受學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。

記者從中國(guó)科學(xué)院金屬研究所獲悉，該所趙九洲研究員項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)持續(xù)通過(guò)建立理論模型、地面實(shí)驗(yàn)研究和在中國(guó)空間站開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的天地協(xié)同研究，最新取得一系列重要進(jìn)展，主要包括揭示了相分離合金凝固過(guò)程和重力/微重力的影響、發(fā)展了相分離合金的凝固理論、提出相分離合金凝固組織調(diào)控方法等。

8月16日，趙九洲研究員科普介紹相分離合金天地協(xié)同研究成果及應(yīng)用。中新社記者 孫自法 攝

趙九洲研究員介紹說(shuō)，很多合金在凝固過(guò)程中首先自熔體析出第二相液滴或顆粒，發(fā)生液—液分相或液—固分相，這類(lèi)合金可統(tǒng)稱為相分離合金。如能有效控制此分相過(guò)程，使熔體中析出的液滴/粒子最終以細(xì)小顆粒的形式均勻彌散分布于凝固組織中，則可制備高性能原位粒子復(fù)合材料，滿足大型機(jī)械、核電、船舶、輸電、電子等一些領(lǐng)域?qū)μ胤N材料的需求，例如，核電密封瓦、高壓電觸頭材料、貴金屬靶材等。

不過(guò)，相分離合金在地面重力條件下凝固時(shí)極易形成第二相粗大乃至偏析嚴(yán)重的組織，其研制與應(yīng)用受到嚴(yán)重制約。而空間環(huán)境能夠提供長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的微重力條件，能有效消除地面重力導(dǎo)致的熔體對(duì)流和析出相的沉積與浮動(dòng)現(xiàn)象，為相分離合金凝固理論研究提供了優(yōu)越的條件。

8月16日，趙九洲研究員與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)主要成員在實(shí)驗(yàn)室交流。中新社記者 孫自法 攝

他指出，近年來(lái)，在中國(guó)載人空間站工程等項(xiàng)目支持下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞相分離合金凝固與原位復(fù)合材料形成機(jī)理開(kāi)展長(zhǎng)期深入系統(tǒng)的地基預(yù)研，建立相分離合金凝固過(guò)程模型，探索用電場(chǎng)、磁場(chǎng)和微合金化調(diào)控合金凝固過(guò)程，促進(jìn)原位復(fù)合凝固組織形成的可行性。

基于大量的地基研究，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)合金成分和凝固工藝，在天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)空間站神舟十三號(hào)、十五號(hào)、十六號(hào)載人航天飛行任務(wù)期間，相繼在軌開(kāi)展了相分離合金的凝固實(shí)驗(yàn)，成功獲得原位粒子均勻分布的復(fù)合材料樣品和具有殼—核結(jié)構(gòu)的球形樣品。通過(guò)天地協(xié)同研究，既揭示相分離合金凝固過(guò)程和重力/微重力的影響，也發(fā)展相分離合金的凝固理論，還提出相分離合金凝固組織調(diào)控方法，從而為制備高性能原位粒子復(fù)合材料奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

8月16日，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)展示中國(guó)空間站返回地面的實(shí)驗(yàn)樣品。中新社記者 孫自法 攝

2004年地基預(yù)研以來(lái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)就相關(guān)研究成果，已在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》《材料學(xué)報(bào)》等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文200余篇，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利40余項(xiàng)，并出版學(xué)術(shù)專(zhuān)著《金屬基復(fù)合材料原位形成理論基礎(chǔ)》。中外學(xué)者評(píng)價(jià)稱，該團(tuán)隊(duì)利用航天飛行器開(kāi)展二元和三元相分離合金凝固行為方面的開(kāi)拓性研究，有助于澄清相分離合金凝固組織演變的動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)。

趙九洲表示，在相分離合金天地協(xié)同研究過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)高度重視理論研究成果在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，以相關(guān)理論為指導(dǎo)，研發(fā)出多種關(guān)鍵材料的制備技術(shù)，在核電、電子通訊、裝備制造等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。(完)

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