金属基层状复合功能材料的研制与性能

周生刚，1983年生人；职务、职称：副教授；主要科研成果：2013年12月以第2获奖人身份获中国有色金属工业协会科技进步二等奖一项（省部级）。目前主持一项国家自然科学基金青年科学基金项目（多能场作用下低银含量铅合金电极的可控成形及其电化学性能研究：51201080），主持云南省重点新产品开发计划项目（节能型低成本铅/铝层状复合阳极的开发：2014BA011）。先后参加了国家自然科学基金（铝-铅梯度复合电极材料的组织与性能研究：50664005）、国家863项目（稀有金属电解用节能型层状复合电极材料的开发研究：2009AA03Z512）、国家自然科学基金（钛-铝层状复合电极材料制备和性能的应用基础研究：51074082）及云南省科技厅联合资助项目（稀有金属电解用节能型层状复合电极材料的开发研究：2009GA007）的研究。2100433B

《金属基层状复合功能材料的研制与性能》重点阐述了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2等金属基层状复合功能材料的设计原理、制备工艺、界面结构，以及界面的力学、电学性能，以及应用于电化学领域的极化性能、耐腐蚀性能和模拟电解生产实验和节能机理分析，内容包括：新型金属基层状复合功能材料的研究现状与发展趋势概述、构建金属基层状复合功能材料可行性的理论分析、制备及特性表征方法、显微组织及界面形成机理、力学性能及界面电阻分析、电化学性能与节能机理等。此外，《金属基层状复合功能材料的研制与性能》以电积锌、电积镍等为例开展了几种层状复合功能材料应用于湿法冶金业中的模拟电解试验，并概述了钛系DSA功能材料、基体增强型功能材料的发展现状及趋势。《金属基层状复合功能材料的研制与性能》集著作者所在的学术团队多年来在金属基层状复合材料方面的研究成果，创新性地设计并制备了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2、等金属基层状复合功能材料，利用较为简便的工艺制备出了几种集轻质、高强、优良导电性的功能材料，其中部分材料服役湿法冶金领域的阳极材料使用，表现出长寿命、低电耗、高电流效率等优势于一体的性能，。《金属基层状复合功能材料的研制与性能》较系统地阐述多种金属层状复合功能材料界面设计基础理论和制备工艺的专著，作者们在实验研究与层状复合界面的分析测试中，借助X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、高倍率透射电镜、万能力学试验机、电化学综合测试仪等系统地研究了金属基层状复合功能材料基体的界面成分、力学特性、导电性、组织结构、电化学综合性能，并成功地将该技术应用于湿法冶金、水处理、氯碱等行业。同时强调，金属基层状复合功能材料也是一项发展中的技术，它的应用范围将不断扩大，其理论与实践也将进一步丰富和完善。

藉助薄膜力学性能测试方法研究金属基层状复合材料界面结合强度及其附近微区的性能如硬度、屈服强度 等。并引入内应力，研究组织、结构和内应力对疲劳裂纹分叉、止裂等的关系。选择既有实用意义又具有不同界面的层状复合材料为对象。拟调变界面区状态以考核结论的正确性，经验证的研究结果不仅对层状也对其他类型复合材料的设计有指导意义。 2100433B

本项目研究了层状复合陶瓷的夹层材料、层状复合方式制备工艺、界面结构特征等，制备出多种弱夹层、强夹层、多相复合协同增韧层状复合陶瓷，其中ZTA/Al2O3强夹层层状复合陶瓷的冲击韧性是单相Al2O3陶瓷的5.6倍，单相ZTA陶瓷的2.8倍；而且复合陶瓷的断裂韧性和维氏硬度在平行于夹层方向和垂直于夹层方向差别不大，克服了弱夹层陶瓷各向异性的缺点；通过层状复合陶瓷断口分析和界面HREM分析，确证层状复合陶瓷的主要增韧机理是多层介质的裂纹止裂和裂纹分层效应。发表学术论文26篇，培养博士生1名，硕士生5名。提出了层状复合陶瓷增韧机理及其优化设计方案，为层状复合材料的开发与应用奠定理论基础。