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【周惠久论坛】邀请讲座人:周延春 研究员

2017-05-08 10:12:22

报告题目:寻找不脆的陶瓷:从MAX相到超高温陶瓷

地点:新材料大楼第一会议室

时间:2017年5月10日上午10:10-12:00

 

【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超高温陶瓷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和离子键作用,从而导致位错的滑移困难。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相(Mn+1AXn, 其中M是过渡金属原子、A是IIIA或IVA族原子、X是C或N原子, n=1、2、3、4 、5等)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,在此基础上提出不脆、可加工陶瓷的判据。MAX相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、抗损伤、容易加工。它们的晶体结构可以被认为是A原子层插入到过渡金属的碳化物或氮化物Mn+1Xn的孪晶界上形成的。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。这类材料不脆的本质是M-A的弱香蕉键导致了低剪切模量和低剪切强度。根据MAX相的结构和性能关系,建立了寻找不脆陶瓷的判据。应用这些判据,预测了一些列的碳化物、氮化物、硼化物和氧化物(包括稀土硅酸盐)超高温陶瓷,并揭示了决定它们性能的本质。报告后半部分主要介绍对这些新型碳化物、氮化物、硼化物和氧化物(包括稀土硅酸盐)超高温陶瓷的性能预测和实验验证。

 

【报告人简介】

周延春,1985年毕业于清华大学,1988和1991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第二批、第三批首席技术专家。

长期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。

主要学术贡献包括:(1)发现了10多个新型高温碳化物和氮化物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。         在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10300多频次, H-因子53。获得中科院院长奖学金特别奖、国家科技进步二等奖、辽宁省自然科学一等奖、中科院技术发明二等奖、美国陶瓷学会Global Star奖、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。

主要学术荣誉和兼职有:美国陶瓷学会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. Res.》Principle Editor, 《J. Am. Ceram. Soc.》和《Inter. J. Appl. Ceram. Tech.》Associate Editor, 《J. Mater. Sci. & Tech.》Vice-editor-in chief, 《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。


编辑:冯硕
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