沈阳材料科学国家联合实验室2006年度报告

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1、沈阳材料科学国家（联合）实验室2007年度工作进展一、实验室基本概况沈阳材料科学国家（联合）实验室于2000年10月27日，经国家科技部批准，作为第一个研究类国家实验室建设的试点单位。2001年6月28日，实验室正式挂牌运行。2004年5月12日，通过验收。实验室设有非平衡金属材料、固体原子像、材料疲劳与断裂、先进炭材料、高性能陶瓷材料、磁性材料与磁学、微电子互连材料、工程合金8个研究部和1个公共技术服务部。拥有固定人员128人，其中具有高级专业技术职称人员77人，50岁以下的中青年占83%，客座研究人员58人，研究生295人。学术带头人中含中国科学院院士2人、中国工程院院士1人，国家

2、杰出青年基金获得者10人，“百人计划”8位。现实验室建筑面积为12,100m2，仪器设备总值约为14200万元，其中30万元以上先进仪器设备90余台（套）。二、科学研究与科技成果2007年实验室共承担国家、省、部级等研究项目136项；获得各类研究经费资助3340.75万元；在国内外学术期刊发表论文269篇，其中英文期刊247篇；申请国家发明专利36项，被授权发明专利16项；获各类奖励20项。在研究工作的质量与水平方面，部分研究领域已进入国际前沿水平。自实验室成立以来，发表SCI收录的学术论文1223篇。截至到2007年底，总引用次数为5479次，平均每篇被引用4.48次。2007年实验

3、室的研究人员在国际学术会议上做特邀报告35人次。11人在26个国际学术组织和期刊中任职，其中叶恒强、卢柯、成会明分别出任《材料通信》（MaterialsLetter）、《材料快报》（ScriptaMateriala）、《炭》（Carbon）期刊的编辑，卢柯研究员还但任美国《科学》（Science）周刊的评审编辑。三、代表性成果（一）高强度多功能钛合金10实验室工程合金研究部研制的一种具有高强度、低弹性模量、超弹性和阻尼性能的多功能柔韧钛合金(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn，简称Ti2448)，近期研究发现该合金泊松比显著低于常规金属材料，为一类兼容低泊松比和高韧性的新型金属材料，在

4、医用植入和密封等领域具有很好的应用前景。该研究结果发表于2007年5月25日出版的《物理评论快报》。泊松比可以表征固体材料最大拉伸强度与最大剪切强度的比值（smax/tmax）。按照断裂行为的判据可以推断：高泊松比材料具有高韧性。这种观点与大量材料的统计数据一致。对于不同类型的材料，韧性随泊松比的降低而恶化；对于同类材料如金属，面心立方结构的韧性金属具有较高泊松比，而体心立方结构的韧性较低的金属具有较低泊松比。根据这一观点，追求高泊松比被视为改善某些材料（如金属玻璃）韧性的一种有效方法。然而近期研究表明材料的韧性与结构的各向异性关系密切，这对上述观点提出质疑。具有体心立方晶体结构的Ti

5、2448合金的体模量与剪切模量相当（~24GPa），泊松比为0.14。在己知金属材料中，其泊松比仅高于金属铍，显著低于其他金属和层状金属陶瓷。铍是一种共价键结合的脆性材料，不具有除导电性以外的其它金属特性。根据前述泊松比判据推测，Ti2448合金应当属于脆性材料。然而，该合金具有优异的韧性和冷加工性能，15毫米厚度的板坯可以冷轧到0.45毫米。热轧态的Ti2448合金棒材具有0.9GPa的拉伸强度，达到杨氏模量的1/50，接近体心立方晶体的弹性极限。因此，体心立方晶体在受力状态下易于产生弹性畸变。这种观点与原位X射线测量结果一致。固体原子像研究部结构表征研究组采用该合金样品进行的透射电

6、镜原位拉伸实验也验证了上述结果。由于拉伸条件下原子间距随着应力的提高而增大，原子之间的作用力降低导致弹性模量下降，致使Ti2448合金具有特殊的非线性弹性变形行为。具有多功能特性的Ti2448合金，自2003年起先后申报了国家、PCT和美国专利，已获国家发明专利授权。针对该合金的基础研究结果自2005年起在Appl.Phys.Lett.，ActaBiomater.等期刊发表论文6篇，在相关国际学术会议上做邀请报告3次，并应邀为年底将于美国出版的《Bionanotechnology》专著撰写“纳米医用植入钛合金”章节。该项研究先后获得国家自然科学基金面上项目和重点项目、中科院创新基金和辽

7、宁省攻关项目资助，部分基础研究内容已列入2006年启动的国家973计划“面向性能的材料集成设计的科学基础问题”项目。10工程合金研究部组建4年以来，十分重视以国家重大需求为背景、以新材料研制为目标的原创性基础研究，并致力于高性能材料的推广应用。他们研制的Ti2448合金同时具有低弹性模量和高强度，是生物相容性和力学相容性优异的新一代医用植入金属材料。2003年以来与中国医科大学和第四军医大学的四个附属医院开展了持续合作研究；2005年与威高集团