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姓      名: 孙巧艳
职      称: 教授
所在院系:
联系电话: 82663453
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E-MAIL: qysun@mail.xjtu.edu.cn
专业方向: 钛合金的组织与力学性能
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更多信息,请登陆孙巧艳个人主页:http://gr.xjtu.edu.cn/web/qiaoyan

一 基本信息

孙巧艳,教授、博导。担任材料科学与工程学院材料学系副主任和材料强度研究室副主任、国家精品资源共享课“工程材料基础”课程负责人和责任教授,入选教育部新世纪优秀人才支持计划(2009),荣获西安交通大学教书育人先进个人(2007)、王宽诚育才奖(2013)。获得陕西省高等教育教学成果奖二等奖(2013,第一完成人)、西安交通大学第十三届教学成果奖一等奖(2012,第一完成人)。2010年在国家留学基金委西部项目资助下赴美国加州理工学院访学1年。

主持和参加国家级和省部级科研项目9项,目前在研项目经费500万元。在国内外高水平期刊发表研究论文40篇,指导在读硕士、博士研究生15名。

二  科研工作简介

  科研背景与国家重要工程结构材料发展需求

金属材料的组织结构设计及力学性能是孙巧艳教授科研工作的核心。主要研究钛合金、锆合金等我国关键工程领域结构材料的组织和性能。钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好、可加工性能优良以及焊接性能好等优点,不仅是我国航空工业的关键结构材料,也广泛应用于能源、化工、生物医用等领域;随着海洋工程的发展,钛合金优异的耐海水腐蚀性能使其成为海洋工程的关键工程材料。

锆合金具有优异的耐腐蚀性能、力学性能和可加工性能以及优良的耐辐射性能,是化工领域和核电领域的关键结构材料。通过组织优化设计提高锆合金的力学性能以及在极端环境下的结构稳定性是目前锆合金研究的重点方向。

微电子机械系统(MEMs)的快速发展导致使用材料的尺度显著减小,研究发现微米纳米尺度上金属的力学行为与块体金属显著不同,不仅表现出越小越强的趋势,而且具有应变突发等不同于传统的塑性变形方式的行为特征,微纳尺度材料的变形与强化等科学问题需要更多的研究工作澄清;在工程方面,微米纳米尺度金属变形特性研究工作对微电子机械系统金属材料的可靠性提供重要的设计依据。

1  主要研究方向

(1) 钛、锆合金微观组织设计和力学性能优化:根据合金微观组织与强度、塑性与韧性的影响规律设计具有高强度、高韧性塑性和抗疲劳损伤的钛合金,满足重要工程零构件的组织性能设计需求。

(2) 钛、锆合金变形损伤及其规律:研究内容包括纯钛及钛合金不同组织状态下力学性能和变形方式,揭示晶粒尺寸、界面等微观组织对合金变形方式、损伤形成和扩展以及力学性的影响规律,为钛合金构件安全服役提供重要的实验数据和科学依据。

(3) 微尺度约束下金属晶体的力学性能和变形方式的尺寸效应。研究内容关注微米亚微米及纳米尺度金属晶体的力学行为,揭示尺寸约束下位错、相变等晶体变形方式对试样物理尺寸的依赖关系,是目前材料科学的前沿和研究热点之一,也是微米纳米尺度材料工程应用的基础。

2  承担科研项目

已经主持/承担国家科研项目多项,在研项目科研经费500万元。

项目名称、经费来源以及时间如下:

(1)微观组织结构相场动力学模拟与力学性能表征(2014CB644003),科技部973计划课题,经费430万元, 2014.1-2018.12,参加(骨干)

(2)材料形变与相变的微纳尺度效应,国家自然科学基金创新研究群体科学基金(51321003),经费600万,2011.1- 2016.12, 参加(骨干)

(3)微尺度钛单晶塑性变形的应变突发特性及其机制,国家自然科学基金面  上项目(51071118),37万元,2011.01-2013.12,负责人

(4) 钛单晶滑移/孪生行为的微尺度变形约束效应(50771080),国家自然科学基金面上项目,34万元,2008-2010,负责人

(5)钛合金多尺度组织结构特征及其强韧化效应(2007CB613803),973专题,50万元,2007-2011,负责人

(6)金属钛晶体力学行为的空间约束效应(NCET-100642),教育部,新世纪优秀人才支持计划项目,25万元,2010.1-2012.12,负责人

(7)α钛的孪生变形机制和低温钛合金设计(50201011),国家自然科学基金青年基金2003.1-3005.12,25万元,负责人

(8)钛合金变形损伤多因素耦合约束效应(2007CB613804),科技部,973子课题,252万元,2007.7-2011.12,参加者(骨干)

(9)微米金属单晶的变形行为及其晶体学与尺度效应(50831004),国家自然科学基金重点项目,180万元,2009,1-2012.12,参加者(骨干)

3  研究成果

在国外期刊发表研究论文41篇,申请发明专利4项,授权3项。

1 Changsheng Tan, Xiangli Li, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Yongqing Zhao , Jun Sun. Effect of   a-phase morphology on low-cycle fatigue behavior of TC21 alloy. International Journal of Fatigue. 75 (2015) 1–9.

2 Yan-fei YIN, Wei XU, Qiao-yan SUN, Lin XIAO, Jun SUN. Deformation and fracture behavior of commercially pure titanium with gradient nano-to-micron-grained surface layer. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 25(2015) 738−747

3 Junqiang Ren, Qiaoyan Sun, Lin Xiao , Xiangdong Ding, Jun Sun. Phase transformation behavior in titanium single-crystal nanopillars under [0001] orientation tension: A molecular dynamics simulation. Computational Materials Science 92 (2014) 8–12

4 Junqiang Ren, Qiaoyan Sun, Lin Xiao , Xiangdong Ding, Jun Sun. Size-dependent of compression yield strength and deformation mechanism in titanium single –crystal nanopillars orientated [0001] and [11-20]. Materials Science & Engineering A, Vol.A615 (2014) 22–28.

5 Qi Wang, Yanfei Yin, Qiaoyan Sun, Lin Xiao† and Jun Sun. Gradient Nano Microstructure and Its Formation Mechanism in Pure Titanium Produced by Surface Rolling Treatment. Journal of Materials Research.Vol.29, No.4, 2014: 569-577

6 陈珊堃,李国君,王家,孙巧艳,肖林,孙军.反复轧制过程中 TA1纯钛板的组织演化及强化机制. 钛工业进展. Vol.31,No.2,(2014)15-20

7 Junqiang Ren , Qiaoyan Sun, Lin Xiao , Xiangdong Ding,Jun Sun. Molecular dynamics simulations of the size effect of titanium single-crystal nanopillars orientated for double prismatic slips, Philosophical Magazine Letters, Vol. 93, No. 10, 2013,583–590,

8 Qiaoyan Sun*, Yanling Xu, Lin Xiao, Jun Sun, Peng Ge. The Effect of oxygen on menchanical  properties and deformation modes of Ti-2Al-xO  alloys at Different Temperatures. 12th World Conference of Titanium, 2012:1187-1190

9 Wei Chen, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Jun Sun, Deformation-induced grain refinement and amorphization in Ti-10V-2Fe-3Al alloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 2012, 43: 316-326.

10 Wei Chen, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Jun Sun, Thermal stability of bulk nanocrystalline Ti-10V-2Fe-3Al alloy, Materials Science and Engineering A, 2012, 536: 223-230.

11 Wei Chen, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Jun Sun, Effect of the initial grain size on grain refinement in Ti-2Al-2.5Zr alloy subjected to muti-impact process. Materials Science and Engineering A, 2012, 554: 86-94.

12 Wei Chen, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Jun Sun, Effect of aging temperature on microstructure and mechanical behavior of aged Ti-10V-2Fe-3Al alloy with prestrain, Proceedings of the 12th World Conference of Titanium, 2012:1223-1226.

13 Q.Y. Sun, Q. Guo, Xi.Yao, L. Xiao, Julia R. Greer, J. Sun*. Size Effects in Strength and Plasticity of Single Crystalline Titanium Micro-pillars with Prismatic Slip Orientation. Scripta Materialia, 2011, 65:473-476

14 陈威,孙巧艳,肖林,孙军,葛鹏.时效工艺对Ti1023合金微观组织和力学性能的影响.稀有金属材料与工程, 2011, 40(4):708-713.

15 Wei Chen, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Jun Sun, Deformation-induced microstructure refinement in primary alpha phase-containing Ti-10V-2Fe-3Al alloy, Materials Science and Engineering A 527(2010), 7225-7234.(Sci: 664XQ) 

16 Wei Chen, Zhenya Song, Qiaoyan Sun, Lin Xiao, Wenbo She, Jun Sun, Peng Ge, Effect of solution treatment temperature on trigger stress for stress induced martensitic transformation in Ti-10V-2Fe-3Al alloy, Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 4 (2010) 1296-1305.

17 Z.Y. Song, Q.Y. Sun, L. Xiao, L. Liu, J. Sun. (2010): Effect of prestrain and aging treatment on microstructures and tensile properties of Ti–10Mo–8V–1Fe–3.5Al Alloy, Materials Science and Engineering A, 527,2010:691–698(Sci:548RL)

18 H. Wang, Q.Y. Sun, L. Xiao, J. Sun, P. Ge. Low-cycle fatigue behavior and deformation substructure of Ti-2Al-2.5Zr alloy at 298 and 673K. Materials Science and Engineering A,2010, 527(15), 3493-3500. (Sci :597LF) 

19 王航,孙巧艳,肖林,孙军. Ti-2Al-2.5Zr合金的高温低周疲劳行为. 材料研究学报, 2010,24(4),165-168. (EI:20102312987952) 

20 陈威,孙巧艳,肖林,佘文博,孙军,葛鹏, 应变速率对Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体行为的影响. 中国有色金属学报,2010,20(11)2124-2129。

21 陈威,孙巧艳,肖林,孙军,葛鹏,时效工艺对Ti1023合金微观组织和力学性能的影响. 稀有金属材料与工程,(正在出版)20.宋振亚,孙巧艳,肖林,孙军,葛鹏. 预变形对TB3合金时效析出行为及其力学性能的影响. 稀有金属材料与工程, 2010, 5: 791. 

22 Z. Y. Song, Q. Y. Sun, L. Xiao, L. Liu, et al., The influence of cold prior deformation on precipitation of alpha phase and variation of hardness in Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al during aging treatment, Journal of Materials Research, 2009,24(2):452(Sci: 460SO) 

23 H. WANG, Y.L. XU, Q.Y. SUN, L. XIAO, and J. SUN .Effect of Grain Size and Testing Temperature on Low Cycle Fatigue Behavior and Plastic Deformation Mode of Ti-2Al-2.5Zr. Metallurgical and Materials Transaction A. 40A,2009:2631.(Sci: 501XA)

24 X Yao, Q Y Sun, L Xiao, J Sun. Effect of Ti2Cu precipitates on mechanical behavior of Ti-2.5Cu alloy subjected to different heat treatments. Journal of Alloys and Compounds. 484 (2009):196 (Sci: 513PK) 

25 W. Chen, Z.Y. Song, L. Xiao, Q.Y. Sun, and J. Sun .Effect of prestrain on microstructure and mechanical behavior of aged Ti-10V-2Fe-3Al alloy. Journal of Materials Research. Vol. 24, No. 9, 2009:2899(Sci 491NH) 

26 王航,徐燕灵,孙巧艳,肖林,孙军. 细晶Ti-2Al-2.5Zr合金室温和低温低周疲劳行为及其微观结构研究. 金属学报. Vol.45,(2009):434(Sci: 436QS)

27 王航,徐燕灵,孙巧艳,肖林,孙军,葛鹏. 温度和氧含量对Ti-2Al合金拉伸力学行为和断裂方式的耦合影响.稀有金属材料与工程. 2010 39(9)1545-1549 

28 Q.Y.Sun, Z.T. Yu , R.H. Zhu. Dynamic fracture toughness of Ti–2.5Cu alloy strengthened with nano-scale particles at room and low temperatures. Materials Science and Engineering A 483–484 (2008)131 (Sci: 303WH)(EI: 20081611201870)

29 孙巧艳,肖林,孙军,葛鹏,Sn, Nb, Mo等元素对钛合金微观组织和力学性能的影响,稀有金属材料与工程,2008,37(增刊3):658

30 王航,孙巧艳,肖林,孙军,不同晶粒尺寸Ti-2Al-2.5Zr低周疲劳变形行为,稀有金属材料与工程,2008,37(增刊3):725

31 宋振亚,孙巧艳,肖林,刘力,王航,陈威,孙军,葛鹏,弹性压应力对TB3合金α相时效析出行为的影响,稀有金属材料与工程,2008,37(增刊3):700姚希,孙巧艳,肖林,孙军,固溶时效双重处理强化Ti-2.5Cu合金力学行为,稀有金属材料与工程,2008,37(增刊3):713

32 Sun Qiaoyan, Lin Xiao, Jun Sun.Impact toughness of Titanium Alloys with Different strengthening methods. Key Engineering Materials. Vols.353-358,2007:433-437(Sci: BHD07, Ei: 20074710927022)

33 Q Y Sun, R H Zhu, Z T.Yu, H C Gu. Mechanical Behavior and Deformation modes of commercially pure titanium under impact tensile Load. Practical Metallography. Vol.43, 2006:629-636(Sci: 130QJ)

34 Q.Y.Sun,  Z.T. Yu,  R.H. Zhu,  H.C.Gu . Mechanical Behavior and Deformation Mechanisms of Ti-2.5Cu Alloy Reinforced by Nano-scale Precipitates at 293K and 77K. Materials Science and Engineering A,Vol.364, No1-2,2004:159-165(光盘版Sci收录源期刊)

35 Q.Y.Sun,  Z.T. Yu,  R.H. Zhu,  H.C.Gu . Mechanical Behavior and Deformation Mechanisms of Ti-2.5Cu Alloy Reinforced by Nano-scale Precipitates at 293K and 77K. Materials Science and Engineering A,Vol.364, No1-2,2004:159-165

36 SUN Qiao-yan ,  ZHU Rui-hua,  GU Hai-cheng. Microstructure and properties of submicron-scale TiC particle reinforced titanium matrix composites by shock wave consolidation.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol.14, No.3,2004:537-542

37 Q.Y.Sun, X.P.Song, H.C.Gu. Twinning Induced Plasticity in Commercially Pure Titanium at Cryogenic Temperature. Transaction of Nonferrous Metals Society of China, Vol.11, No.1,2001: 132-134

38 Q.Y. Sun, X.P.Song, H.C.Gu. Cyclic Deformation Behavior of Commercially Pure Titanium at Cryogenic Temperature. International Journal of Fatigue, Vol.23, 2001:187-191

39 Q.Y. Sun, H.C. Gu. Tensile and Low-cycle Fatigue Behavior of Commercially and Ti-5Al-2.5Sn Alloy at 293K and 77K. Materials Science and Engineering A, Vol.316, 2001: 80-86 

40 Q.Y. Sun,  R.H.Zhu,  H. C. Gu . Monotonic and Cyclic Behavior of Ti-2.5Cu Alloy at Room Temperature (293K) and 77K. Materials Letters, Vol.54(2-3) 2002:164-168

41 Q.Y.Sun, S.J.Song, R.H.Zhu, H.C.Gu. Toughening of Titanium Alloys by Twinning and Martensite Transformation. Journal of Materials Science, Vol.37, 2002:2543-2547


申请专利情况


(1)孙军,陈威,孙巧艳,宋振亚,肖林,余倩,姚希,张德红,张临财. 一种加工微米/亚微米块体试样的方法. 授权号: ZL200810017630.4.

(2)肖林,陈威,孙巧艳,孙军.小能量多次冲击技术制备块体纳米材料的方法.授权号: ZL201010286615.7.

(3)孙巧艳,宋振亚,孙军,肖林,刘力,陈威.一种提高冷成型beta钛合金时效后塑性的热处理工艺.授权号: ZL200810232780.7.

(4)肖林、王启、尹雁飞、孙巧艳、孙军等。一种对金属表面进行梯度纳米化的方法。申请号:201310185394.8

三    教学工作及教学研究

主讲本科专业基础课:全校大面积公共基础课“工程材料基础”以研究生课程“材料力学行为”。积极参与精品课程建设工作,负责申报成功“工程材料基础”国家精品课程(2009)和国家精品资源共享课(2013)。目前是国家精品课程“工程材料基础”课程负责人和责任教授。课程建设工作获得西安交通大学校级教学成果一等奖(2012年)和陕西省高等教育教学成果奖二等奖(2013)。

教学工作获得的奖励详细如下:

1)工程材料基础课程建设.  2013年陕西省高等教育教学成果奖二等奖.  完成人:孙巧艳,范群成,于光,董俊明,潘希德

2)《工程材料基础》精品课程及精品教学资源的建设、创新与实践.西安交通大学第十四届教学成果奖一等奖(2012). 完成人: 孙巧艳  范群成  于  光  董俊明  潘希德  王红洁  王继平  宋小龙  顾美转

四  研究生培养

    近五年培养的研究生,包括独立指导和合作指导的硕士/博士研究生。

序号

研究生

姓名

学位

论文题目/研究方向

导师姓名

已答辩或预计答辩时间

1

陈威

博士

Ti1023合金纳米晶形成机理

孙军/孙巧艳

2010.10

2

王航

博士

钛合金变形损伤机制研究

肖林/孙巧艳

2010.6

3

任军强

博士

纳米钛单晶变形机制的分子动力学模拟

肖林/孙巧艳

2014.12

4

王启

博士

梯度组织结构金属的制备和力学性能

肖林/孙巧艳

2015.10

5

谭长生

博士

TC21钛合金变形损伤微观机制

孙巧艳

2016.7

6

寇文娟

博士

金属晶体微尺度力学行为研究

肖林/孙巧艳

2018.12

7

李沛

博士

钛合金超细组织设计

孙巧艳

2018.12

8

张静

硕士

亚微米纯钛单晶TEM下原位压缩行为研究

孙军/孙巧艳

2011.5

9

寇文娟

硕士

预应变对微尺度纯钛单晶压缩力学行为研究

孙巧艳

2013.5

10

王家

硕士

反复轧制超细晶纯钛的组织演化与力学性能

孙巧艳

2012.5

11

蒋一征

硕士

多次冲击累积变形下纯钛组织演化过程和晶粒细化机制

孙巧艳

2012.5

12

李香丽

硕士

TC21合金的低周疲劳行为

孙巧艳

2011.5

13

尹雁飞

硕士

构工业纯钛的制备、组织及力学性能梯度组织结

孙巧艳

2013.5

14

陈珊

硕士

超细晶钛合金组织与性能的热稳定性

孙军/孙巧艳

2014.5

15

徐魏

硕士

Zr-4合金的表面纳米化及其性能的影响

孙巧艳

2014.5

16

黄明达

硕士

超弹性钛合金微尺力学行为

肖林/孙巧艳

2016.5

17

杨蕊

硕士

亚稳钛合金单晶的尺寸效应

肖林/孙巧艳

2015.5

18

陈龙龙

硕士

超弹钛合金的尺寸效应

肖林/孙巧艳

2015.5

19

范丽娜

硕士

钛合金变形损伤机制

孙巧艳

2017.5

20

王光

硕士

钛合金组织与强度定量预测模型建立

孙巧艳

2016.5


五  奖励与荣誉

(1)西安交通大学2012年度王宽诚育才奖(2013)

(2)西安交通大学教师授课竞赛多媒体授课三等奖(2011)

(3)2008年度周惠久奖教金三等奖(2008)

(4)西安交通大学教书育人先进个人(2007)

(5)能源与动力工程学院优秀基础课教师(2003)