PDF《自然科学奖公示：》

自然科学奖公示: 项目名称 金属材料的搅拌摩擦焊接与加工基础研究 提名者 中国科学院沈阳分院 提名意见 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏 目符合填写要求.

按照要求,我单位和完成人所在单位都已对该项目进行了公示, 目前无异议. 该项目围绕搅拌摩擦焊接与加工(FSW/FSP)中的材料流动、组织细化、第二 相破碎溶解等关键基础科学问题展开研究,阐明组织与性能调控机理,发展出新型 制备加工工艺,丰富了经典热加工理论,展现出工业应用价值.研究取得大量原创 性成果,第一完成人在该领域共发表 SCI 论文

190 余篇,国际排名第一,出版英文 专著

1 部. 其中

8 篇代表性论文被 SCI 他引

1136 次, 2015-2018 年连续入选 Elsevier 中国高被引学者榜单,

4 次应邀为国际著名材料期刊撰写综述论文, 发表在 Mater Sci Eng-Reports 上的长篇特邀综述论文在该期刊所有论文中 SCI 引用排名第 3,Scripta Mater 上的论文(代表论文 3)被评选为

2007 年 中国百篇最具影响国际学术论文 , 并获该刊 2007-2011 年最高引用奖. 第一完成人应邀在第十届国际 FSW 会议上作仅 有的四个大会报告之一;

获中国 FSW 中心颁发的突出贡献奖;

于

2016、2018 年作 为大会主席成功主办了第

一、 第二届全国 FSW/FSP 学术会议. 相关成果和理论已在 我国核电、航天、轨道交通、国防等领域关键装备中获得示范应用,授权发明专利

15 项.项目入围

2017 年度国家自然科学二等奖会评.对照省自然科学奖授奖条件, 提名该项目为

2019 年度辽宁省自然科学奖一等奖. 项目简介 搅拌摩擦焊(FSW)是1991年发明的一种新型固相焊接技术,具有优质、高效、 低耗、低排放、适用范围宽等特点,被誉为 世界焊接史上的第二次革命 、 绿色 焊接技术 .由FSW还衍生出兼具有多功能特性的加工与制备新技术-搅拌摩擦加工 (FSP),可实现材料的组织重构、合成以及缺陷修复.FSW/FSP特有的热、机械 过程,使接头/加工区形成独特而多样化的微观组织,深入理解其本质是推动该技术 应用与发展的基础. 第一完成人于2004年获中科院 百人计划 支持,成立FSW/FSP研究组,并获国 家杰出青年科学基金、

863、973等项目资助,在国内较早从事FSW研究,并率先开 展FSP研究. 该项目立项时FSW已有工业应用, 但基础理论匮乏, 研发大多停留在 试 参数 阶段,接头质量控制成为世界性难题.该项目紧扣FSW/FSP的核心:材料流动 与温度交变,以实验和数值模拟相结合,深入研究了材料流动、组织演变和元素加 速扩散/反应的机制,提出接头/加工区组织与力学行为的调控机理,并发展了FSP改 性与材料合成新技术.重要科学发现如下: 1. 创新性地以人工氧化膜示踪再现材料流动行为,实现了焊核区典型特征微观 结构定量预测,为工具设计和工艺优化提出原理性指导,并突破了84 mm铝厚板和

90 mm铜厚板的焊接难题,相关技术与产品成功应用于 复兴号 等高速动车、某 尖端国防工程关键装备等型号.进一步提出协调异种金属材料流变的新思路,创建 了基于调控中间化合物层厚的异种金属高质量FSW控制技术原理. 2. 建立了不改变铸件形状尺寸的 FSP(+时效) 革新性改性工艺、FSP制备纳 米复合材料的新技术,阐明FSW/FSP剧烈塑性变形过程中的元素快速扩散机理,揭 示了FSP过程中原位纳米粒子的形成、碳纳米管的剪短机制,并由此阐明碳纳米管 强化机制, 实现了纳米复合材料的可控制备, 研究结果被推荐为973计划项目重大研 究成果. 3. 基于建立的高精度非线性瞬态三维温度场与热源区-等温溶解层模型, 提出了 沉淀强化铝合金接头性能优化的基本原理,突破以往工艺参数选择的盲目性,为我 国大型运载火箭燃料贮箱的焊接工艺优化提供了指导;