湖南大學(xué)

簡介

姓名：方鐵輝

職位：副研究員

辦公地點(diǎn)：材料科學(xué)與工程學(xué)院院辦公樓214室

聯(lián)系方式：thfang@hnu.edu.cn，137-5507-8105

教育背景

2002.09至2006.07，大連理工大學(xué)，材料成型及控制工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位;

2006.09至2014.07，中國科學(xué)院金屬研究所，材料學(xué)專業(yè)，獲博士學(xué)位。

工作履歷

2014.08至今，湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，金屬成型及控制工程專業(yè)，副研究員。

研究領(lǐng)域

梯度納米金屬材料的可控制備、性能測試及變形機(jī)理研究

具體研究內(nèi)容：

梯度納米結(jié)構(gòu)材料的多方法制備

梯度納米結(jié)構(gòu)中納米晶的變形機(jī)制

梯度納米結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的本構(gòu)關(guān)系

反向梯度納米結(jié)構(gòu)的制備及性能

研究概況

納米金屬材料(即晶粒尺寸在納米尺度的多晶金屬)是一種典型的高強(qiáng)材料，其強(qiáng)度比普通金屬高一個(gè)量級(jí)，但其幾乎沒有拉伸塑性。如何提高納米金屬的塑性和韌性成為近年來國際材料領(lǐng)域中的一項(xiàng)重大科學(xué)難題。我們發(fā)現(xiàn)，梯度納米(GNG)金屬銅既具有極高的屈服強(qiáng)度又具有很高的拉伸塑性變形能力。這種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度和高拉伸塑性的優(yōu)異綜合性能為發(fā)展高性能工程結(jié)構(gòu)材料開辟了一條全新的道路。

梯度納米結(jié)構(gòu)是指晶粒尺寸在空間上呈梯度分布。研究組利用表面機(jī)械碾磨處理(SMGT)在純銅棒材表面成功制備出梯度納米結(jié)構(gòu)，自表及里晶粒尺寸由十幾納米梯度增大至微米尺度，棒材芯部為粗晶結(jié)構(gòu)(晶粒尺寸為幾十微米)，這種梯度納米結(jié)構(gòu)的厚度可達(dá)數(shù)百微米。梯度納米結(jié)構(gòu)層具有很高的拉伸屈服強(qiáng)度，最外表層50µm厚梯度納米結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度高達(dá)660MPa(是粗晶銅的10倍)，室溫拉伸實(shí)驗(yàn)表明，具有梯度納米結(jié)構(gòu)的表層在拉伸真應(yīng)變高達(dá)100%時(shí)仍保持完整未出現(xiàn)裂紋。這種優(yōu)異的塑性變形能力源于梯度納米結(jié)構(gòu)獨(dú)特的變形機(jī)制，微觀結(jié)構(gòu)研究表明，梯度納米結(jié)構(gòu)在拉伸過程中其主導(dǎo)變形機(jī)制為機(jī)械驅(qū)動(dòng)的晶界遷移，從而導(dǎo)致伴隨的晶粒長大。這種變形機(jī)制與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、孿生、晶界滑移或蠕變等傳統(tǒng)的材料變形機(jī)制截然不同。該研究成果發(fā)表在美國《科學(xué)》周刊(2011年2月17日在線(Science online): http://www.sciencemag.org/content/early/2011/02/16/science.1200177.

圖：A是納米梯度/粗晶樣品拉伸斷裂后縱截面觀察;B是圖A中位置B處(真應(yīng)變24%)的掃描電鏡照片。C與D分別是圖A中位置C(真應(yīng)變54%)和D處(真應(yīng)變127%)的EBSD圖像。B-D顯示的是納米晶粒經(jīng)不同拉伸應(yīng)變后發(fā)生的晶粒長大。

學(xué)術(shù)成果

發(fā)表文章列表：

1.Fang TH, Li WL, Tao NR, Lu K. Revealing extraordinary intrinsic tensile plasticity in gradient nano-grained copper. Science 2011, 331:1587

2. Fang TH, Tao NR, Lu K. Tension-induced softening and hardening in gradient nanograined surface layer in copper. Scripta Materialia 2014, 77:17

獎(jiǎng)勵(lì)與榮譽(yù)

獲得獎(jiǎng)勵(lì)：

1，揭示梯度納米晶銅本征塑性變形機(jī)制，獲科技部2011年中國十大科技進(jìn)展

2，師昌旭獎(jiǎng)學(xué)金一等獎(jiǎng)，2011年