李晓刚教授和骆鸿教授团队在高强韧耐蚀金属材料研究方面取得重大进展

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近日，我校新材料技术研究院材料基因工程高精尖创新中心和国家材料腐蚀与防护科学数据中心李晓刚教授和骆鸿教授科研团队，创新耐蚀合金设计理念，发现一种加工性能优异、高强韧、抗腐蚀和抗氢脆断的单相CoNiV合金。该合金室温下抗拉强度超过1Gpa，延伸率超过80%，抗稀酸腐蚀能力类似奥氏体不锈钢，抗氢脆断性能远高于现有的绝大部分金属材料及合金，在核电、海洋、氢能、石油化工等领域有着巨大的应用前景。国际著名学术期刊Nature Communications以A strong and ductile medium-entropy alloy resists hydrogen embrittlement and corrosion为题在线报道了这一重要研究进展，这也是该期刊近年来为数不多报道耐蚀金属材料类的研究论文。
        高强韧、抗稀硫酸腐蚀、抗氢脆断对金属材料的长寿命和服役安全具有重要的意义，不仅是耐蚀金属结构材料领域重大的前沿科学问题，而且属于工程应用的极限。考虑可加工性、高强韧、抗腐蚀和抗氢脆断之间互相矛盾的难点和特点，研究团队与韩国高丽大学、德国马普学会团队合作，经过长期攻关，创新合金设计理念，以腐蚀大数据、机器学习和相图计算作为指导合金设计的切入点，高通量删选可行性合金元素，设计出制备工艺简单、加工性能良好、高强韧的单相固溶体合金，实现了高强度与抗腐蚀、抗氢脆断三者的有机统一。该合金综合的性能取决于单相固溶体、低的氢扩散系数、形变过程产生的孪晶组织以及表面的超强耐蚀钝化膜。

图1 合金冷轧退火后的单相固溶体组织形貌和3D-APT图

图2  合金在变形加载后的显微结构变化

图3  合金在硫酸环境中的腐蚀行为和表面钝化膜成分

       这一研究成果大幅度拓宽了高强韧耐蚀合金的设计理念和应用，为开发兼具结构功能一体化高品质耐蚀金属材料开辟了新的途径和方法，标志着我校在耐蚀金属材料领域的科研水平上了一个新台阶。此项工作也得到科技部、国家自然基金委、欧盟第七框架计划经费的支持。
       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16791-8

（图片：新材院）

（责编：杜嘉庆、邢华超）

      文章来源：北京科技大学

      李晓刚，北京科技大学教授，中国腐蚀与防护学会常务副理事长，“海洋工程装备材料腐蚀与防护关键技术基础”973项目首席科学家、国家材料环境腐蚀平台主任。长期从事腐蚀与耐蚀钢冶金工程研究，系统获得了合金成分和冶金工艺参数对低合金钢环境腐蚀起源与演化机理的影响规律；提出了符合我国典型服役环境的全生命周期的低合金耐蚀钢成分设计与调控新思想；建立了低合金钢耐蚀性能冶金全流程调控的新理论；发明了低合金耐蚀钢系列新钢种并实现产业化生产；研制了高品质低合金耐蚀钢标准新体系；解决了国家重大工程多项钢铁材料腐蚀难题。发表包括《Nature》在内SCI论文476篇，专著13部（主编10部），他引6491次；获授权专利65件（国际专利2项）。以第一完成人获得国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步一等奖5项和二等奖3项、行业科技一等奖5项。担任国际冶金专业类顶级期刊《Corrosion Science》顾问编委、国际腐蚀理事会理事；获美国国际腐蚀工程师协会（NACE）2015年度优秀团队奖、2016年度杰出技术奖和2019年杰出研究奖。

       骆鸿，博士，研究员，博士生导师。2013年毕业于北京科技大学材料科学与工程学院，获工学博士学位。其后在加拿大阿尔伯塔大学化学与材料工程学院、德国马普学会钢铁研究所从事博士后研究工作，2019年起在北京科技大学新材料技术研究院进行教学科研工作。主持并参与10余项包含国家自然基金、江苏省自然基金、加拿大和德国自然基金等在内的科技任务。从事的研究方向为高熵合金、耐蚀材料的变形工艺、设计以及腐蚀损伤机制研究和应用等，在Mater. Today, ACS Appl. Mater. Inter., Corros. Sci., Electrochem. Commun.,等期刊上发表SCI论文40余篇，申请专利10项，授权6项。担任Nat.Commun., Acta Mater., Mater., Scripta Mater., Corros. Sci., ACS Appl. Mater. Inter.,等十余种国际知名刊物的审稿人。先后获得江苏省双创博士奖，德国洪堡奖学金，中国腐蚀与防护杰出青年学术奖等。