日前，國家自然科學(xué)基金委公布2013年度重大科研儀器專項(xiàng)審批結(jié)果，浙江大學(xué)張澤院士的“針對(duì)若干國家戰(zhàn)略需求材料使役條件下性能與顯微結(jié)構(gòu)間關(guān)系的原位研究系統(tǒng)”項(xiàng)目獲得資助。該項(xiàng)目的研究目標(biāo)是自主研發(fā)一套適用于苛刻使役條件下進(jìn)行材料顯微結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究的測(cè)試評(píng)價(jià)系統(tǒng)。這是國家自然科學(xué)基金委員會(huì)設(shè)置重大科研儀器專項(xiàng)以來，浙大獲得的*此類項(xiàng)目。
在高溫、高荷載等苛刻條件下，材料的顯微結(jié)構(gòu)演化與材料性能間存在怎樣的關(guān)系?這個(gè)問題是戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)材料研究的瓶頸性難題之一，它嚴(yán)重制約著我國先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用單晶高溫合金、鈦合金等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展。目前，我國先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)存在的主要問題，是發(fā)動(dòng)機(jī)推重比小，動(dòng)力不足，服役時(shí)間短，性能不穩(wěn)定。從材料學(xué)研究領(lǐng)域看，其關(guān)鍵問題之一，在于對(duì)高溫合金的制造工藝和顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系在服役動(dòng)態(tài)情況下演化過程認(rèn)識(shí)不清，制約了獲得性能穩(wěn)定的高溫合金。而在傳統(tǒng)的材料研究模式中，通常將合金的力學(xué)性能測(cè)試與顯微結(jié)構(gòu)測(cè)試分別獨(dú)立進(jìn)行，無法在納米甚至原子尺度上獲得材料的原位、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、多場(chǎng)作用下的研究結(jié)果，而這些結(jié)果往往是“知其所以然”的關(guān)鍵。
為了解決這難題，“我們希望能研發(fā)一套實(shí)現(xiàn)從室溫至1150℃高溫、同時(shí)施加載荷2000牛頓以上的原位材料顯微結(jié)構(gòu)演化分析測(cè)試系統(tǒng)。模擬材料服役的真實(shí)條件，可以在宏觀、微米級(jí)和納米尺度研究材料的顯微結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。”張澤說，這一基礎(chǔ)性科學(xué)研究儀器的研發(fā)，將彌補(bǔ)我國在先進(jìn)高溫合金、高性能鈦合金等材料力學(xué)性能與顯微結(jié)構(gòu)間關(guān)系研究領(lǐng)域原位測(cè)試分析方法的空白。
據(jù)介紹，隨著上世紀(jì)二三十年代掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡的發(fā)明和應(yīng)用，特別是近20年來球差矯正技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)家進(jìn)行結(jié)構(gòu)材料、物理和化學(xué)領(lǐng)域研究和開發(fā)的重要手段變得越來越“高、精、尖”。 張澤說：“真實(shí)的服役條件下，材料會(huì)發(fā)生怎樣的變化，我們必須在實(shí)驗(yàn)室里先弄清楚。”
根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃，張澤院士的研究團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)設(shè)備的研發(fā)，將根據(jù)項(xiàng)目研究需求，通過通用部件的訂購、關(guān)鍵技術(shù)的自主設(shè)計(jì)和開發(fā)，研制一套能夠在1100多度高溫下，對(duì)高溫合金等材料施加130多兆帕形變壓力作用，同時(shí)進(jìn)行納米甚至原子尺度的結(jié)構(gòu)觀察研究。這一集材料研究從宏觀、微觀、一直到原子層次的試驗(yàn)平臺(tái)，將對(duì)我國先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的制備和加工過程中的微結(jié)構(gòu)演變與性能間關(guān)系研究，提供重要的科學(xué)指導(dǎo)。
來源：儀器信息網(wǎng)
