SEMINAR

　　The State Key Lab of

　　High Performance Ceramics and Superfine Microstructure

　　Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences

　　中 国 科 学 院 上 海 硅 酸 盐 研 究 所 高 性 能 陶 瓷 和 超 微 结 构 国 家 重 点 实 验 室

　　如何用材料基因组方法预测不脆可加工的陶瓷：从MAX相到超高温陶瓷

　　周延春 研究员

　　航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室

　　时间：2016年6月15日（星期三）上午10: 00

　　地点： 2号楼607会议室（国家重点实验室）

　　欢迎广大科研人员和研究生参与讨论！

　　联系人：王士维（4320）

  　　

　　报告摘要：

　　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。材料基因组方法是通过建立多层次结构特性与宏观性能的关系和数据挖掘实现这一目标的有效方法。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。这类材料综合了金属和陶瓷的共同优点：耐高温、抗氧化、抗热冲击、导电、导热、不脆、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的孪晶界上形成的Mn+1Xn层/A原子层交替排列构成的。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，建立了寻找不脆超高温陶瓷的剪切模量和低剪切强度判据。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）发现了多个新型高温碳化物和氮化物并确定了晶体结构；（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380多篇，被引用9200多频次， H-因子49。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Globle 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）支持。