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中南大学各二级单位科技工作总结汇编1立足应用基础，注重服务社会——材料科学与工程学院科研工作总结高等学校的三大功能是“科学研究、人才培养和社会服务”，材料科学与工程学院从1954年成立至今，经过几代人的努力，已形成了自己的办学特色，科学研究始终坚持以基础和应用基础研究为切入点，结合国家对人才培养的要求，针对国家的重大需求和社会的重要材料问题开展工作，即“立足应用基础，注重服务社会”。一、“十五”科研工作回顾“十五”期间，材料科学与工程学院在认真贯彻落实学校学科建设指导方针的基础上，结合科研与学科建设的实际，积极探索，勇于改革，在人才队伍、条件建设、科研项目、科研成果等方面不断有新的突破，取得了长足的进步。(一)抓好结合，强化队伍我院作为我国以有色金属材料设计与制备加工为主体的研究型学院，目前拥有材料科学与工程一级学科博士点和博士后流动站，拥有材料学、材料加工工程、材料物理与化学3个二级学科博士点。“十五”期间，在人才队伍建设方面，形成了以院士为学科带头人，老中青科学家相结合，具有强大创新能力的研究队伍。坚持引进和培养相结合，以培养为主的方针；固定研究人员与客座研究人员相结合，以固定人员为主的方针；坚持与国内外高水平实验室交流与合作的方针，在国际国内交流中锻炼队伍，提高水平，培养一流的青年科技人才。“十五”期间新增中国科学院院士1人（金展鹏院士），新增长江学者特聘教授1名（李义兵教授），“973”首席教授1名（张新明教授），新增教育部新世纪优秀人才培养计划1人（刘华山），引进国内外具有博士学位的优秀人才20余名。目前我院拥有教职工120余人，其中博士生导师27人，教授34人及大量留学归国人员，形成了以金展鹏院士为首席教授的科技创新团队3个。(二)构筑平台，完善条件通过“211工程”建设经费和“985”建设经费以及科研经费的投入，实验室技术装备条件有明显改善。我院目前拥有有色金属熔炼铸造、金属压力加工、金相及热处理、金属力学性能、物理性能、腐蚀与防护、X射线衍射与电子显微分析、计算机等八个实验室和一个新材料研究中心、一个部省级测试研究中心组成的公共研究平台，以及“铝加工强流变技术与装备工程研究中心”、教育部重点实验室、湖南省重点实验室等众多中南大学各二级单位科技工作总结汇编2专业研究平台，如Φ650×1000mm快速铸轧试验室，Φ250/550×800mm高速冷轧试验室，LJ-300连续挤压(CONFORM)中试试验室，离心成形试验室、喷射沉积实验室、电工材料实验室、封装材料实验室、表面工程实验室及微纳制备实验室等。拥有先进的仪器设备共200台套，设备原值达4500多万元，其中30万元以上设备达32台套，原值达3136万元，其特点是具备较完整的从材料设计、材料制备、加工成形、组织结构分析到性能测试的各种设备。我院除拥有5000m2公用研究平台用房外，还较好地解决了固定研究工作人员的办公用房，人均约40m2，均有电话和上网条件，研究生学习室人均约5m2，每人均有上网的计算机;建有重点实验室办公室(80m2)，具有现代化的办公条件;建有图书资料室(200m2)，订有各主要研究方向的国内外核心期刊200余种，藏书50000余册。有学术报告厅180m2，具备召开现代化学术会议条件。此外，依托单位还给予了实验室良好的配套设施和优惠政策，如学校为每位客座研究人员提供配套公寓等。(三)夯实基础，提升水平我院在有色金属与合金制备加工过程中的相平衡与相关系，基于量子理论的合金电子结构与物性预测，多尺度、多层次的材料微结构设计，有色金属材料制备加工的过程模拟，有色金属材料组织性能指标评价体系、寿命预测等基础和应用基础研究方面成绩斐然，“十五”期间，共承担国家“973”课题8项，国家自然科学基金项目21项，博士点基金项目8项，湖南省自然科学基金项目18项，在《ActaMetallurgica》、《ScriptaMaterialia》、《MetallurgicalandMaterialstrans.A》、《MaterialScienceEngineeringA》、《Z.Metallkd》、《JournalofMaterialsScience》、《PhyysicsLettersA》、《JournalofAlloysandCompounds》、《ScienceandTechnologyofAdvancedMaterials》、《JournalofAdvancedMaterials》、《SurfaceScience》、《金属学报》等国内外知名刊物上发表论文共计1600余篇，其中被SCI、EI和ISTP检索800余篇。具体体现如下：中国科学院金展鹏院士发明的多元合金相图等温截面的多元扩散偶方法，极大地提高了多元合金相图的测定效率和精确性，在国际上被誉为“金氏研究法”。他领导的相图研究室完成了一系列人工晶体氧化物体系的热力学优化和计算工作，发展了适合碱金属以及碱土金属硼酸盐体系液相的双亚点阵离子溶液模型，并首次运用于CALPHAD技术对BBO晶体生长过程进行了模拟，建立了一个较系统的氧化物功能晶体热力学和相图数据库，对实际人工晶体制备有重要指导意义；建立了十个三元镍基超合金相图和热力学数据库，并计算预测了部分镍基合金中的非晶形成区；对氧化锆基陶瓷材料时效过程中四方相的析出和粗化进行了模拟和预测，获得了比经典的LSW理论更为准确的结果；中南大学各二级单位科技工作总结汇编3开发了可同时用于相图热力学、相变与扩散动力学计算的软件包TKCALC，并编写了一个多媒体的相图演示与教学软件PHDT，此软件被美国国家标准局等单位采用。由于他在相图和相变理论研究方面的杰出贡献，在国际相图学术界享有很高的声誉，并担任了国际相平衡研究杂志的副主编，主要研究成果获得国家自然科学三等奖，其课题组被国际上誉为“长沙学派”。谢佑卿教授应用纯金属单原子(OA)理论确定了密排六方结构α-Sc和α-Y、体心立方结构(bcc)Cr、面心立方(fcc)结构贵金属Rh和Ir的电子结构并计算了它们的势能曲线、晶格常数、结合能、弹性和热膨胀系数随温度的变化。对其体心立方结构、密排六方(hcp)初态特征晶体和初态液体的电子结构进行了研究。提供了不同晶体结构Sc、Y、Cr、Rh和Ir的结构参数和性能参数，为这些金属及其相关材料的理论设计提供了完整的数据资料；在特征晶体模型基础上，引入特征原子的有效电荷概念，从第一原理出发利用特征晶体理论对fcc结构Ti－Al合金系的无序固溶体、TiAl金属间化合物电子结构和晶体性质进行了研究。结果表明：合金物理与化学框架是由相互关联的原子团簇交迭模型、特征原子排列模型、特征晶体混合模型和性质变化数学模型组成，是金属材料系统科学框架的中枢。由此框架得到的特征原子序列和相应的特征晶体序列的结构参数和性质，便可进行无序和有序合金的单原子操纵设计，并能预计它们的电子结构、晶体结构、晶格常数、热力学性质和物理性质随成分的变化。主要研究成果获湖南省科技进步1等奖。长江学者李义兵教授在国际上率先提出了用于研究层状介质的基本理论方法—P矩阵法，可直接用于计算层状介质中的元激发、电磁波、声波等在层状介质中的传输规律。该方法比国际上通用的图解法更简单实用，比国际著名学者Barnas提出的T矩阵法适用范围更广。利用该方法解决了贵金属表面的等离子激元各向异性的悬案，被国际上称之为“李方法”，得到国际同行的普遍采用；构造了一系列描述碱金属、贵金属原子团簇中原子间相互作用的多体势函数，在此基础上，模拟了原子团簇的稳态结构和特性，同时成功模拟了荷电原子团簇的裂变过程以及纳米晶体的结构和动力学特征。首次明确提出了Cu基记忆合金中的热弹性马氏体稳定化问题，独立发现了伴随马氏体稳定化的两个新现象——马氏体反常浮凸及逆向记忆效应，并据此建立了伴随Cu-Zn原子对交换的M18R→N18R转变的马氏体稳定化晶体学模型；提出了一个新的无量纲参数—形状因子来描述纳米微粒形状差异对于基本性能的影响。建立了新的纳米微粒晶体形成模型，基于该模型计算的纳米微粒晶格参数与实验值符合得很好。从结合能的基本概念出发，建立了描述纳米微粒结合能的表面能模型。通过考虑相图计算公式中南大学各二级单位科技工作总结汇编4中的基本参数—熔解温度和熔解焓的尺寸效应和形状效应，研究了完全互溶的二元纳米微粒系统的相图。该方面研究在包括ChemicalPhysicsLetters在内的国内外刊物上发表论文40余篇，其中SCI、EI收录15篇，获省部级科技进步二等奖2项。揭示了面心立方金属滑移孪生共生变形的特点、力学条件及材料屈服过程的规律，以及不均匀变形对材料织构形成演变的影响机理和应变松驰的晶体取向流变规律；确立了极图、ODF图计算软件及多种位错变形机制的应力状态图和活化滑移与孪生系的计算方法，建立了轧制、拉丝等过程中织构的演变、仿真模拟及晶体取向分布与材料性能关系的计算软件。首次提出了预测板材深冲制耳行为的CMTP方法；率先提出了用晶体塑性力学确立各向异性本构关系，建立了“织构平衡”设计理论；发现了塑性应变比与晶体取向相关的演变规律；首次提出定量描述织构板材制耳行为的制耳程度指数和平面塑性各向异性指数新概念；发现了立方取向低形核激活能的再结晶规律，并提出了强化立方织构多级再结晶退火的模型。在这一方面取得的主要成果有：国家科技进步二等奖1项，湖南省科技进步一等奖2项，教育部科技进步一等奖1项，中铝公司十大科技进展1项，中铝公司科技合作奖1项，申请专利8项，出版专著1本，发表论文100余篇。(四)做强军工，形成特色坚持服务于航空航天和国防建设，服务于国家重点工程和战略高技术。我院在军工课题的研究方面承担了包括航天、航空、电子、总装、兵器、船总、核工业领域的课题70多项，取得了较大的成绩。1.在铝合金材料方面，由中南大学研究开发的“喷射沉积技术与装备”获得国家发明三等奖，用该技术与装备制备了直径为Φ650mm，重量达900kg的耐热铝合金管坯，并挤压成Φ420mm导弹舱段，使中南大学的大规格制品的喷射沉积快速凝固技术与装备设计研究水平处于世界前列；由中南大学提供核心技术支撑所开发的铝锂合金用于东风31型洲际战略导弹头锥、苏27等先进战机蒙皮、YJ-12、鱼6壳体等多种武器型号；大型铝合金锻环用于长征系列运载火箭和神州系列载人飞船上；开发的铝钪合金焊丝用于运载火箭的大型液氧储罐的焊接；开发的铝合金、镁合金阳极薄板用于国产新型鱼雷动力电池；开发的高阻尼铝合金新材料已经用于国产新型鱼雷部件；开发的无磁铝合金新材料已经用于神州5号、洲际弹道导弹和运载火箭的陀螺装置；开发的超高强韧铝合金和多级多相强韧化技术用于解放军信息部队巨型通信天线；承担的总装备部先进铝合金预研任务和“十五”民口配套重点项目，在研究解决我国四代机承力结构件的整体成形用7XXX高强高韧铝合金厚板、洲际导弹大型锻件、第三代轻质装甲、火炮承力支架等制备加工中的技术难题方面，为我国航天航空及国防所需关键材料研制做出了贡献；开中南大学各二级单位科技工作总结汇编5发的大型铝型材用于高速铁路列车车辆，实现了高速列车的轻量化。2.中南大学受国防科工委委托和大力支持，建成了一个集科研、试制、生产于一体的国防军工“刹手锏工程”基地，即军用电子封装材料研发基地。成功开发出的W/Cu、Mo/Cu、CMC电子封装材料，并已应用于大型国防重点工程、微波通讯和半导体模块等，实现了W/Cu、Mo/Cu和CMC等电子封装材料的规模化生产，并获得了国防科工委颁发的教育部唯一的武器装备科研生产许可证。该方面研究获国防科技进步二等奖1项、湖南省科技进步二等奖1项、获发明专利1项。在国家863项目、国家自然科学基金项目、国防军工配套项目和科技部创新基金项目的支持下，开展了高强高导铜合金的研究与开发。开发的Cu-Ni-Si高强中导合金已试用于汽车电器和大规模集成电路；Cu-Cr-Zr系高强高导铜合金已应用于高速列车异步牵引电动机和大推力火箭发动机，应用性能研究居国际先进水平。铜合金的喷射沉积技术研究已经起步，开发的弥散强化铜合