[00698946]非晶合金及其复合材料技术

该项目属于金属材料技术领域。非晶合金也称金属玻璃(BMG)，具有高强度、低弹性模量、优异的磁性能、良好的耐腐蚀及生物相容性等，在电子信息、航空航天、体育医疗、精密机械和军事领域具有广阔的应用前景。但严重的室温脆性、苛刻的制备条件和高成本等，极大制约了其实际应用。该项目针对上述问题，开展了分子动力学模拟、室温变形行为与机制、成分组织性能设计、合成与制备、应用等系统研究，从基础理论、制备技术、工艺装备到实际应用，取得了一系列原创性成果和关键技术突破，极大提升了中国在BMG及其复合材料研究领域的整体水平和竞争力，具有重要的科学价值，经济效益与社会效益显著。主要关键技术与创新点如下：1)提出并发现了内生晶体相形貌尺度效应，发明了在液固两相区调控先析出相形貌尺度的方法。2)发明了半固态快冷顺序凝固新技术(SSPS)，实现了大尺寸非晶复合材料室温拉伸塑性的突破。3)将熔渗铸造与半固态快冷顺序凝固技术相结合，发明了具有室温拉伸塑性的连续钨丝/内生球晶跨尺度双重复合材料及其制备技术。4)发现氧在凝固过程中的分凝现象和规律，提出“氧偏聚固溶强韧化”新思路，发明了低成本非晶复合材料制备新技术。5)提出并发明了非晶复合改性新方法，大幅度提高了传统材料耐腐蚀性能。低成本、大尺寸、无缺陷、组织性能均匀的塑性非晶复合材料室温拉伸塑性＞6%、屈服强度＞1GPa，用于复合结构防护板，2mm BMG+8mm PE可有效防护五六式冲锋枪(7.62mm钢芯弹、15m靶距、0度法向角入射、700m/s弹速)射击，属国际先进水平，而厚度更薄(不到SiC或B4C+PE，或纯PE板等现有防护模块的1/2)，还具有优异的抗连续射击能力，克服了防弹陶瓷中弹即碎，只能防一弹的缺点。其集轻、薄、抗连续射击、防弹能力强于一体，是防弹装甲材料无法比拟的。项目成果得到包括非晶合金领域国际学术权威C.T.Liu院士、A.Inoue院士在内的国内外同行的广泛认同与高度评价。认为该项目首次研究了晶体相形貌尺度对力学性能的影响，发现粗化和球形的析出物阻止剪切带和裂纹扩展更有效，被提为BMG复合材料获得室温拉伸塑性的两个基本原则之一；SSPS是获得大尺寸BMG复合材料均匀无瑕疵显微组织和优异拉伸塑性的有效方法，对工程应用是一项重大发明；氧偏聚固溶强韧化BMG复合材料新方法为避免氧对玻璃形成的危害打开一扇新窗口，将极大降低制造成本，对BMG复合材料的商业化具有重大影响。由多位院士组成的鉴定委员会认为“具有创新性、先进性和实用性，整体技术达到国际先进水平，其中分段控温快冷顺序凝固技术与大尺寸BMG复合材料性能居于国际领先水平”。项目已获授权发明专利11项，发表相关学术论文67篇，培养博士/硕士研究生27名。近三年新增产值3.4亿元、新增利税1.2亿元、创收外汇1286.7万美元。