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      1. 影響因子不斷提升的材料綜述性國際頂刊,今年我國有哪些高校問鼎呢?
        2020-12-25 13:10:56 作者:虛谷納物 來源: 材料人 分享至:

         1. 國際長篇頂級綜述期刊Progress in materials science介紹


        《Progress in Materials Science》專門發表材料科學與工程各領域的綜述論文,該期刊不接受自由投稿,年均出版6-8期(每期刊出論文1-6篇),由編輯邀約在相關領域做出突出貢獻的科研工作者撰稿。目前該期刊的影響因子高達31.56,在綜述類期刊中僅次于《Nature materials review》(IF=71)。該期刊文章篇幅較長,對問題的總結一針見血,論證科學嚴謹,是對某一領域長期研究的綜述。若無深厚之功力,很難在該期刊發表文章。

        在Web of Science上,筆者查到2020年初至今,該期刊總共收錄了48篇論文,引用次數高達556次。由于我國各大高校和研究所材料科學的進步,貢獻了長達24篇的文稿,占據該期刊的綜述的一半,美國則次之,如圖1所示。這也一定程度代表了我國材料科學的快速進步和綜合國力的不斷提升。作為材料工程專業的基本材料,金屬材料線管的綜述則長達5篇,筆者今天分享的正是這5篇頂級綜述。

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        圖 1 2020年各國在《Progress in Materials Science》期刊發表論文數統計

        2. 我國高校2020年發表的長篇綜述(金屬材料方向)

        1)西工大李文亞教授:冷噴涂固態成形鈦及鈦合金

        以作者多年的研究成果為主線,深入探討了冷噴涂鈦及鈦合金沉積體的影響因素和結合機制,并總結了冷噴涂與其他加工工藝的復合技術,旨在提升沉積體強塑性,隨后總結了沉積體的應用,最后對沉積體的結合機制完善、強塑性的提升、在增材制造和修復再制造領域的應用等提出了展望。綜述全文2萬5千余字,分為7個大章節,共含9個重要表格和87張重要圖片,引用了160余篇參考文獻,內容涵蓋了冷噴涂發現至今30多年來幾乎所有關于冷噴涂鈦及鈦合金的研究成果。

        與傳統的高溫工藝,如電弧增材制造、熱噴涂、激光/電子束熔覆/增材制造相比,鈦及其合金的冷噴涂(CS)涂層越來越受到研究人員和工業界的關注。由于噴霧顆粒的低溫高速特性嚴格限制了噴霧粉末的氧化,帶來了顯著的冶金效益。然而,與其他材料相比,CS涂層Ti及其合金的工業應用受到限制,部分原因是由于缺乏對Ti及其合金的特殊顆粒沉積行為及其控制的全面認識。本文就鈦及其合金在CS過程中的沉積特性作一綜述,以期對鈦及其合金在CS過程中的沉積特性有所了解,并拓展其應用領域。第一部分簡要介紹了碳化硅的概況,以及用碳化硅制備鈦及其合金涂層的基本特性。第二部分介紹了CS工藝參數對Ti及其合金沉積特性的影響。第三部分討論了在CS過程中Ti及其合金顆粒的結合機理。第四部分論述了原位噴丸強化和激光輔助CS強化等方法。熱處理、激光處理、熱軋、熱等靜壓和攪拌摩擦處理等噴涂后處理也能改善涂層的性能。此外,還提出了進一步的應用,如防護涂料、生物相容性涂料和添加劑制造。最后,對鈦及其合金的沉積方法進行了總結和展望。

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        圖2 冷噴系統布置[1]

        2)北科大張勇教授課題組:材料中的鋸齒流動和噪聲行為

        塑性變形固體中的鋸齒和噪聲行為與變形過程中的崩塌有關。在應力-應變曲線上,鋸齒狀特征表現為應力下降或應變跳躍。事實上,類似的鋸齒狀特征是無處不在的,在許多結構和功能材料,如非晶材料 (金屬玻璃,或大部分金屬玻璃),高熵合金,高溫合金,有序金屬間化合物,形狀記憶合金,電化學、碳素結構鋼,孿晶誘導塑性,相變誘導塑性鋼(TRIP鋼)、鋁鎂合金、納米材料、磁性功能材料等。由于許多材料具有獨特的而又通用的特性,多國研究人員都關注于這一領域,試圖找出導致材料鋸齒行為的原因,以及從鋸齒特性中可以了解到什么。例如,鋸齒形特征包含塑性變形機制和變形過程中結構演化的信息。然而,由于影響鋸齒行為的因素很多,同時也存在一些不確定或不可控的因素,要對大量的鋸齒數據給出一個統一的畫面是一件困難的任務。本文綜述了近年來這一快速發展領域的研究成果,為闡明宏觀性質與微觀機制之間的關系提供一個新的視角。在這篇綜述中,將討論各種材料的鋸齒行為。鋸齒形特性的影響因素和變形機理是研究鋸齒形特性的重要目標之一。一些統計性質,如應力降大小的分布和保持時間,被觀察和用于量化鋸齒行為。此外,還將討論鋸齒狀流動的模型和理論,量化變形機理,為實驗提供物理直觀,并組織實驗數據的方法。本文除了討論許多固體材料應力-應變曲線上的鋸齒狀噪聲外,還將討論其它具有鋸齒狀噪聲和集體噪聲的系統,如地殼中的裂紋噪聲(地震)、顆粒介質中的體積波動和隨機充填系統中的干擾行為。

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        圖3 這張示意圖顯示了材料行為、鋸齒和噪音檢測之間的關系,用于理解不同類型材料中流動單元的微觀或納米力學[2]。

        3)北京理工大學熊志平教授:鋼的聚集、納米級沉淀和強化

        先進結構鋼不斷創新的設計對制造業、汽車和建筑行業的未來發展至關重要。發生在納米和原子尺度上的調控在控制鋼的強度方面起著至關重要的作用。近年來,納米沉淀強化鋼的強度已實現了1 - 1.5 GPa。隨著現代表征技術的發展,如高分辨率掃描透射電子顯微鏡和原子探針斷層,可以在納米尺度上洞察納米析出物的溶質原子聚集和形成機制,以及它們與位錯的相互作用及其產生的強化作用。在這篇綜述中,重點是綜述在從高強度低合金化到馬氏體時效鋼的一系列低溫體心立方相(鐵素體、貝氏體鐵素體和馬氏體)中團簇的形成和納米沉淀。給出了這些特征的成核和生長的實驗和模型數據。對可能的強化機制進行了回顧。最后,對這類鋼今后的研究領域和面臨的挑戰進行了討論。

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        圖 4 顆粒對位錯運動阻力的作用力分析[3]

        4)黃永憲教授、曹健教授團隊:攪拌摩擦焊接固有問題控制策略的最新進展

        攪拌摩擦焊(FSW)是一種成熟的固態連接方法,由于其節能、環保、接頭質量高等優點,在過去的20年里成為革命性的焊接技術。攪拌摩擦焊可以高效的連接鋁合金、鎂合金、Ti合金、聚合物及其它異類材料。近年來,攪拌摩擦焊在航空航天、鐵路、可再生能源和汽車等多個領域受到了相當大的科技關注。為了擴大攪拌摩擦焊在制造領域的應用,必須解決三個固有問題——背支撐、焊接減薄和鎖孔缺陷——以確保所制造產品的結構完整性、安全性和使用壽命。本文綜述了近年來針對這些固有問題控制策略的研究進展,主要分為自支撐攪拌摩擦焊再制造、非焊接減薄攪拌摩擦焊再制造和摩擦攪拌摩擦焊再制造。重點介紹了相應的技術進展、工藝參數、冶金特性和力學性能。此外,系統地強調了所面臨的挑戰和未來展望。

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        圖5 攪拌摩擦焊在工業制造領域的典型應用[4]。

        5)西北工業大學閆娜教授: 屬材料在高應變速率下的剪切局部化 

        三個因素決定絕熱剪切局部化:應變硬化(或軟化)、應變速率硬化和熱軟化。其與大剪切應變(>1)、高應變速率(103-107 s-1)和高溫(熔點40-100%)相關,均發生在寬度約為1-200μm的狹窄區域內。這通常是一個不希望出現的現象,導致失敗,但也有希望出現的情況,例如,加工切屑的產生。本文綜述了剪切帶從產生到傳播的理論和實驗研究進展,重點介紹了三個方面:新穎的實驗技術、新穎的材料和納米/微結構效應。描述了金屬材料在納米和微觀尺度絕熱剪切帶的主要特征。之前剪切帶被是認為轉化的條帶,實際上是由納米晶/超細晶粒組成的。本文這些晶粒是由于旋轉再結晶過程破壞了微觀組織而形成的。對hcp合金、bcc合金、fcc合金、高熵合金、納米晶合金和金屬非晶的剪切帶內微觀組織演變及其相互作用進行了力學分析。該領域的研究現狀和未來研究的機會被確定。現代實驗表征和計算技術使我們能夠對先進材料中的絕熱局部化及其避免有更深刻和預測性的理解。

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        圖 6 (a)自1996年以來每年關于絕熱剪切帶或絕熱剪切局部化的出版物數目;(b)每年被引用的總數[5]

        參考文獻:

        [1] Wenya Li, Congcong Cao, Shuo Yin. Solid-state cold spraying of Ti and its alloys: A literature review. Progress in Materials Science 110 (2020) 100633.

        [2] Yong Zhang, Jun Peng Liu, Shu Ying Chen, Xie Xie, Peter K. Liaw, Karin A. Dahmen, Jun Wei Qiao, Yan Li Wang. Serration and noise behaviors in materials. Progress in Materials Science 90 (2017) 358–460.

        [3] Zhiping Xiong, Ilana Timokhina, Elena Pereloma. Clustering, nano-scale precipitation and strengthening of steels. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100764

        [4] Xiangchen Meng, Yongxian Huang, Jian Cao, Junjun Shen, Jorge F. dos Santos. Recent progress on control strategies for inherent issues in friction stir welding. Progress in Materials Science 115 (2021) 100706.

        [5] Na Yan, Zezhou Li, Yongbo Xu, Marc A. Meyers. Shear Localization in Metallic Materials at High Strain Rates. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100755

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