PDF《2019 年度湖南省科学技术奖提名项目公示》

2019 年度湖南省科学技术奖提名项目公示

一、 项目名称 关键金属运动部件表面强化与延寿基础研究

二、提名意见: 刘秀波教授带领的团队长期从事关键金属运动部件表 面强化与延寿领域的基础研究,在此领域具有深厚的科研积 累和工作基础.

该项目在多个基金的资助下,对激光熔覆高 温自润滑耐磨复合材料涂层、金属零部件表面高效精密光整 强化技术相关的材料、工艺和机理进行了系统的基础研究. 研究出了同时具备优异耐磨、减摩、抗氧化等综合性能的新 型功能涂层,建立了相关耐磨减摩理论,取得了若干重要科 学发现,为解决制约我国关键金属运动部件性能和生产效率 的提升提供了理论参考.主要代表性论文发表在国际机械摩 擦学与表面技术等领域顶级/主流期刊上, 成果得到国内外相 关领域的广泛认可和引用,其中激光原位合成高温自润滑耐 磨复合涂层材料新体系及后续热处理对其微结构和力学性 能影响机理的研究文章被高影响因子top期刊 Energy and Environmental Science (IF:30.067)、International Materials Review (IF: 12.703)和Acta Materialia (IF: 6.036) 的积极评 价.项目研究特色鲜明,所获创新成果突出,具有重要的科 学意义、学术价值以及工程应用前景,经学校审核,同意提 名湖南省自然科学奖二等奖.

三、项目简介: 该项目属机械工程机械摩擦、磨损及润滑科学领域. 航空航天、石化冶金、能源动力等重大装备和工业生产 中,大量关键运动副机械零部件,在高温高压、高速重载、 腐蚀冲刷等严酷服役环境下磨损失效,严重制约装备性能和 生产效率,甚至酿成重大事故.表面涂层与强化技术,是解 决上述问题的最有效方法. 研制出同时具备优异耐磨、 减摩、 耐高温氧化等综合性能的新型耐磨涂层技术,建立其耐磨减 摩理论,意义重大. 针对关键金属运动部件表面强化与延寿的迫切需求,在 国家自然科学基金等资助下,对激光熔覆高温自润滑耐磨复 合涂层、金属零部件表面高效精密光整强化技术相关的材料、 工艺和机理进行了系统深入的基础研究. 在本领域顶级(Top) /主流期刊 Materials &

Design、Applied Surface Science、 Surface &

Coatings Technology、 Wear 等上发表论文

50 余篇, 成果得到国内外同行的广泛认可和正面评价.8 篇代表性论 文总他引

324 次,SCI 他引

245 次,其中被国际顶级(Top)期刊Energy &

Environmental Science(IF:30.067)、International Materials Review (IF:12.703)和Acta Materialia (IF:6.036) 等 学术论文高度评价.包括国内

3 位院士在内的三百余位学者 正面引用,瑞典 Lulea 大学、中科院兰化所、清华大学等国 内外多家团队沿用该成果学术思想跟踪研究,获中国商业联 合会科技进步二等奖.重要科学发现如下: 1. 设计了激光原位合成高温自润滑耐磨复合涂层材料新体系 针对 WS

2、MoS2 等固体润滑相在激光熔覆过程中易分 解、汽化的问题,基于 原位复合和多相混杂强韧配合 的涂 层材料设计思想,设计出采用激光熔覆技术原位合成以二元、 三元金属硫化物为自润滑相的金属基/陶瓷基自润滑耐磨复 合涂层材料新体系. 2. 发现了碳化物增强金属基耐磨复合涂层磨损表面显微凹 坑形成新机制 发现了激光熔覆碳化物增强金属基耐磨复合涂层的磨 损表面除具有因 显微切削 作用而形成的划痕沟槽特征外, 局部区域还出现了因 选择性磨损 而形成的显微凹坑,提出 了显微凹坑形成的新机制,并建立了显微凹坑的形成模型. 3. 提出了通过后热处理改善自润滑耐磨复合涂层组织和力 学性能的创新思路 激光熔覆是一个快速熔化和快速凝固的非平衡过程,由 此造成所制备的涂层内有较大的残余应力,组织远离平衡态, 导致激光熔覆涂层在实际工业应用上存在不稳定性,涂层内 部产生裂纹等,限制了激光熔覆技术的应用和发展.本项目 提出了通过后热处理改善自润滑耐磨复合涂层组织和力学 性能的创新思路. 4. 揭示了基于磨料特性调控的金属表面光整强化新机制 建立了化学机械抛光(CMP)中抛光垫与磨粒的大变形接 触数学模型,研究了抛光基体/磨料/抛光垫的三体微观接触 行为,掌握了磨粒形状、尺寸、浓度对材料去除速率和表面 损伤的影响规律,实现了磨粒特性对金属表面加工寿命的可 控调控.