濟南大學結構材料研究所

中心簡介

本研究所主要在金屬合金熔體性質的研究、鑄造熔煉技術研究、陶瓷-金屬複合材料的製備技術和性能和技術研究、新材料和新技術的研究和技術開發、非平衡條件下金屬材料的組織結構演化與性能研究等方面開展了工作。

研究方向

1.金屬熔體物理性質與結構變化及其相互關係以及對固體的影響。由於金屬熔體和固態之間存在結構遺傳性，金屬熔體的結構和特性的研究成為金屬材料研究的一個重要方向，並成為金屬材料和凝聚態物理的交叉學科。本研究所採用液態X光衍射儀等先進設備對鋁（合金）、錫（合金）、鎂（合金）等多種金屬的黏滯性、液態結構及其相互聯繫開展了研究，對熔體狀態對鑄件性能與組織的影響進行了探索，發現了Sn等金屬熔體的非牛頓流體性質。近來，對鉍、銻熔體的密度進行了初步研究，發現了鉍熔體“熱縮冷脹”異常現象。

2,鑄造生產工藝的研究是獲得質優合金鑄件的基本保證。基於對金屬液態結構特性及遺傳性的研究，針對Al-Cu合金設計了TR熔煉工藝，研究了Al—Si合金熱速處理+Na元素變質的複合變質強化技術；研究了Zn—Al合金熔體熱速處理熔煉工藝等技術。“鎂合金綠色熔煉鑄造新工藝的研究與應用”的研究已經達到國際先進水平，並申請了國家發明專利。“一種耐磨鋅-鋁合金及其熔煉工藝”項目已獲國家發明專利。耐磨系列合金材料等研究的推廣應用為企業生產節約了大量的稀貴銅、錫原材料，獲得了顯著的社會和經濟效益。在有色耐磨合金材料和熔體處理工藝等方面形成了自己的研究特色和優勢，在國內產生了較大的影響。

3.對鋁合金、鎂合金等材料非平衡凝固組織及製備晶態, 准晶態、非晶態材料技術進行了研究；研究了快速凝固中准晶相的形成、快速凝固非晶態合金的晶化等內容。

4.材料熔體凝固過程計算機模擬技術的研究與應用。採用分子動力學等方法對鋁（合金）、銅（合金）、金（合金）等材料的液態結構、黏度及熱物理性質及凝固特性進行了計算機模擬研究，進行了單質金屬銅等納米線凝固過程的研究，掌握了最新的分子動力學模擬計算軟體及編程技術。

5.金屬基複合材料研究成為材料研究的一個熱點。本所開展的“陶瓷顆粒增強ZAS40A耐磨複合材料”項目的研究達到國際領先水平。在金屬基複合材料中引入三維網路結構陶瓷或金屬間化合物增強相能夠獲得一種完全新型結構的金屬基複合材料，拓寬了金屬基複合材料的研究領域和範圍。三維連續網路結構增強金屬基複合材料具各向同性，其獨特的增強相結構有助於大大提高金屬基複合材料的高溫性能和摩擦性能。採用製備新工藝，獲得了原位顆粒增強的鋁基、鎂基複合材料，解決了金屬基體與陶瓷顆粒的界面潤濕結合差的問題。另外，本所還研究了銅基無銀電接觸材料，自潤滑金屬間化合物基摩擦材料、陶瓷顆粒增強鎂基複合材料、Cf/C/SiC複合材料和無機晶須增強陶瓷基透波材料等。

6.開展了金屬間化合物及其複合材料的設計、製備及性能研究。採用理論計算預測與實驗研究相結合的方法，通過深入分析各結構因子之間的內在關係，對複合體系進行剪裁設計，巧妙地將高韌性、抗熱震及導電性能賦予同一複合體系，並採用合理的工藝路徑，設計製備兼具結構、功能雙重性能的金屬間化合物/陶瓷基複合材料。

研究人員

本所成員中有教授3名、副教授5名、講師2名，實驗研究人員多名，高級職稱教師占該方向人員的75%，其中具有博士學位的7人，博士生導師1人，碩士研究生導師5人。培養博士研究生9名，碩士研究生近30名。團隊隊伍中有享受國務院特貼專家、省級有突出貢獻的中青年專家，形成了一支以中青年教師為骨幹力量的高水平科研隊伍。

科研設備

該所擁有一批先進的測試試驗設備，如高溫材料物性測試儀、電弧熔煉和大塊非晶熔煉爐、高真空單輥旋淬系統、真空Cf/C/快速製備設備、中頻電爐、射頻等離子沉積裝置等。

科研獎勵

支持國家自然科學基金資助項目3項，山東省自然科學基金資助項目4項，在《Journal of Applied Physics 》等著名雜誌發表研究論文130餘篇，被SCI或者EI收錄90篇。培養博士研究生9名，碩士研究生10名。出版專著7部，獲得國家發明專利9項，獲得教育部科技進步一等獎1項、教育部技術發明一等獎1項，山東省高校優秀科研成果二等獎3項、山東省科技進步（理論）成果三等獎、山東省技術發明二等獎、科技進步二等獎等多項獎勵。出版專著1部。

合作單位

本方向與國內外院校、科研機構和企業有密切的學術合作和科研交流，與山東大學、日本田中貴金屬工業株式會社、濟南惠成鑄造有限公司等單位建立了密切合作關係。