《科技政策与发展战略》.doc

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1、《科技政策与发展战略》2004.2凝固科学技术与材料发展——香山科学会议第211次学术讨论会综述以“凝固科学技术与材料发展为主题的香山科学会议第211次学术讨论会于223年9月23－25日在北京香山饭店举行。会议聘请西北工业大学傅恒志院士和清华大学柳百成院士担任执行主席我国著名材料学家师昌绪院士和中国工程院院长徐匡迪院士参加了本次会议并作了报告。会议的中心议题是：定向凝固与晶体生长及材料发展；快速凝固理论与技术；超常条件下凝固过程与新材料；材料熔体结构与多学科交叉研究。一、国内外凝固科学技术的研究现状与发展趋势师昌绪院士在“凝固科学技术与国民经济

2、发展”的特进报告中总结了从青铜时代到现代文明的历程中凝固科学技术的形成与演变，阐明了这一学科领域在国民经济和国防建设中发挥的重要作用。报告指出，古代人类文明很大程度上表现在铸造（凝固）技术的进步上，它把人类推入“铜器时代”与“铁器时代”，成为影响社会生产力发展的关键因素之一。随着材料的发展，凝固技术不断进步，并成为一门科学。凝固科学与凝固技术相互促进，并进一步促进先进材料的发展在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。傅恒志院士作了“凝固科学技术与材料”的主题评述报告，全面总结了凝固科学的主要理论框架，从材料发展角度评述了定向凝固、单晶连铸、晶体生长

3、、快速凝固和超常换回等典型凝固技术的发展状况u并指明凝固科学与技术体系的发展是建立在现代科学的基础上，不断地以数学、物理、化学及工程科学的新成就充实自己，同时又不断从冶金、晶体生长、材料科学、空间科学、化工、机机、电子、信息、计算科学等领域汲取营养，迄今已初步构筑成一个凝固科学与材料凝固加工技术的应用与研究体系，其应用目标是以控制组织结构为核心，进而控制形状并获得所需要的性能。随着社会需求与科学技术进步的牵引特别是新材料与制备加工技术的需要，推动凝固科技向更深、更高、更精细和开发新的、先进的、综合性更强、超常规的方向发展；井宜接推动新材料的研究开

4、发。凝固开始于液体的形核。周尧和院士全面评述了最近一个世纪中形核理论的建立、发展和局限性，阐明了当前所广泛应用的经典形核理论有待进一步完善，并建议多从化学作用角度研究形核过程，期望建立和发展完备的非经典形核理论。报告认为，经过半个多世纪的研究和应用，经典形核理论在历史上发挥了重要作用并仍在发挥作用，它是简化的定性的形核理论。通过材料、物理、化学等多学科的交叉研究和多层次探索将会形成一个更加完善的形核理论，对材料的形该在们也会开发出更为有效的方法。郭景杰、毛协民和刘林三位教授分别就定向凝固这个中心议题介绍了国内外的发展现状并发表了有益的见解。他们认

5、为，定向凝固理论研究的发展趋势是：从单相合金向多相合金尤其是复杂的偏晶合金和包晶合金发展，从二元合金向多元合金发展，从低温度梯度向高温度梯度发展，并越来越重视对流作用下的定向凝固理论模型和数值模拟研究。定向凝固技术发展的趋势是：不断提高液固界面的温度梯度，并和多种物理场复合作用，以实现液固界面形态的控制和晶位取向的控制。二、凝固科学技术的前沿问题徐匡迪院士在“微滴凝固的若于科学问题”的特邀报告中指出，传统凝固通常存在缩松气孔和宏观偏析等问题，造成材料性能低下。为此，他们提出了“微纳液滴凝固”的新思路，即利用金属微滴的尺寸效应，实现大过冷下的快速凝

6、固，从而获得人超细晶组织，乃至非晶组织，然后采用热等静压等方法将换回后的全力钻份制备成金属制品。这种技术可以从已有的粉末冶金、喷射沉积成型等相近技术中汲取营养，也可以和电、碰、超声等近代物理手段相结合，开拓出新的凝固技术。翟启杰教授在“金属凝固细晶技术”的报告中进一步对“微纳液滴凝固”的概念及有关技术问题进行了进一步的阐述。他认为．通过温度扰动、成分扰动和能量扰动，使金属熔体微区或整体在偏离平衡状态下形核乃至完成凝固过程，是细化金属凝固组织的有效途径。但目前人们对上述过程的机理及规律还缺乏系统深入的认识，制约了该技术的应用。他进一步指出，这一技术

7、的最终应用需要跨学科、跨行业的人员共同协作。任忠鸣教授报告了强磁场下的凝固研究，对强磁扬下凝固过程的热力学和组织取向作用进行了分析，获得了强磁场下凝固相变的热力学关系。分析了强磁场对凝固相变过冷度的影响，提出“磁致辞凝固”的新概念。柳百成院士从多尺度数值模拟角度对凝固过程开展了系统研究，介绍了模拟仿真的发展趋向，揭示了宏观偏析和微观组织形成规律。他指出，基于知识的材料成形过程的模拟仿真是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。多功能、多学科、多尺度、高精度和高效率是模拟仿真的努力目标。徐达鸣教授针对凝固现象是一个涉及或受控于多种物理场，是发生在铸

8、件（锭）、技晶以及原子尺寸范围内的多尺度液-固相变过程，为此提出了多尺度多场量耦合条件下材料凝固成形的计算模型，认为正是这些多尺度的液-