“輕金屬加工”教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)

文/李淼泉·西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院

李淼泉教授主要從事輕金屬加工的教學(xué)與科研工作，主要研究方向包括：⑴輕金屬(鈦合金、鈦鋁金屬間化合物、鈦基復(fù)合材料)；⑵有色合金精密塑性加工；⑶輕金屬增材制造；⑷金屬構(gòu)件抗疲勞加工。主講了《沖壓工藝學(xué)》《冷溫?cái)D壓》《模具CAD》《輕質(zhì)金屬材料加工》《精密塑性加工理論基礎(chǔ)》《塑性變形技術(shù)新進(jìn)展》等本科生、碩士研究生和博士生課程。任主編或者副主編出版教材4 本，《沖壓成形理論及技術(shù)》獲陜西省高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎一等獎。指導(dǎo)研究生和博士后116 人，培養(yǎng)的博士生5人分別獲陜西省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎5項(xiàng)。主持國家自然科學(xué)基金、重大攻關(guān)等國家級重要科研項(xiàng)目40 余項(xiàng)。獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎1 項(xiàng)、國家科技進(jìn)步獎三等獎1 項(xiàng)、部省級科技成果獎一等獎2項(xiàng)和二等獎6 項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文近500 篇，獲授權(quán)發(fā)明專利40 余項(xiàng)。出版學(xué)術(shù)專著《鈦合金精密鍛造》《置氫鈦合金高溫變形》2 本，創(chuàng)辦并在西安、澳大利亞、美國、中國香港成功舉辦了International Conference on Metallic Materials and Processing國際學(xué)術(shù)會議。

研究成果一：難變形金屬精密鍛造技術(shù)

本項(xiàng)目研究成果得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、國家重大科技專項(xiàng)、國家重點(diǎn)工程攻關(guān)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持。針對難變形金屬鍛件鍛造成形難度大、微觀組織性能控制難、機(jī)械加工時(shí)間長的國際性難題，本項(xiàng)目研究成果提出了難變形金屬精密鍛造新方法，發(fā)明了難變形金屬精密鍛件的鍛造新技術(shù)；建立了耦合金屬微觀組織參數(shù)的多尺度材料模型，發(fā)明了難變形金屬鍛件精密鍛造CAD 和鍛造全過程的多場與多尺度耦合數(shù)值模擬技術(shù)，開發(fā)了相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)；發(fā)明和集成了難變形金屬精密鍛造工藝系統(tǒng)；研制了鈦合金、高溫合金、鋼、鋁合金精密鍛件，鍛件的微觀組織性能優(yōu)、尺寸精度高和表面質(zhì)量好。本項(xiàng)目研究歷經(jīng)10 余年，不僅突破了國外在精密鍛造技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)封鎖，而且研制和生產(chǎn)的鍛件性能明顯優(yōu)于國際同類鍛件性能的水平，實(shí)現(xiàn)了難變形金屬精密鍛造技術(shù)的工程應(yīng)用；獲授權(quán)國家發(fā)明專利11 項(xiàng)，計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記6 項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文106 篇，出版學(xué)術(shù)專著2 本；與傳統(tǒng)鍛造工藝相比，材料利用率由15%提高到30%以上，節(jié)約機(jī)械加工費(fèi)用50%左右；應(yīng)用到包括大飛機(jī)在內(nèi)的航空、航天、航海等9 個(gè)重點(diǎn)工程，為國家重大工程建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)，并推動了我國先進(jìn)成形制造技術(shù)的科技進(jìn)步。

研究成果二：金屬變形構(gòu)件形性調(diào)控理論

多尺度塑性流動及形性調(diào)控研究是突破傳統(tǒng)塑性變形理論、創(chuàng)新精密塑性變形方法、航空航天海洋高端裝備制造的重要基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)與工程應(yīng)用價(jià)值。針對塑性變形構(gòu)件形性控制難、材料利用率低、加工周期長等難題，采用物理模擬試驗(yàn)和宏觀—微觀—納觀耦合分析方法，深入研究鈦合金、高溫合金、高性能鋼和鋁合金在力場、溫度場與激光下變形行為、微觀—納觀結(jié)構(gòu)演變與機(jī)制，多尺度模型，變形全過程形性形成軌跡與宏觀—微觀耦合調(diào)控方法，取得了重要突破和進(jìn)展。主要貢獻(xiàn)包括：(1)建立了耦合高溫彈性流動與塑性流動的金屬材料變形本構(gòu)關(guān)系，提出以晶粒尺寸為內(nèi)變量的能量耗散率模型和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)模型，構(gòu)建了熱加工圖。(2)提出了高溫塑性變形時(shí)宏觀—微觀—納觀三尺度內(nèi)變量模型、激光加工時(shí)熱負(fù)荷向量模型和溫度場數(shù)值分析模型，揭示了力場、溫度場與激光對塑性流動行為的多尺度作用機(jī)制與增強(qiáng)增塑機(jī)制。(3)揭示了塑性變形全過程中宏觀變形-傳熱與微觀組織演變的相互作用規(guī)律與形性形成軌跡，優(yōu)化了塑性變形全過程參數(shù)。

本項(xiàng)目研究成果是發(fā)表學(xué)術(shù)論文130 篇。8 篇代表性論文專著他引總次數(shù)688,其中5 篇代表性論文他引總次數(shù)370，3 篇代表性專著他引總次數(shù)318。代表性論文的引文刊登于SCI CHINA(中國科學(xué))、Acta Mater、Int J Plasticity、Int J Mach Tool Manuf等91 種學(xué)術(shù)期刊。8 篇代表作的1100 多名引文作者分別來自中國、美國、德國、俄羅斯、英國、日本、澳大利亞、加拿大、法國等38 個(gè)國家和地區(qū)、280余個(gè)研究機(jī)構(gòu)，引文作者所在研究機(jī)構(gòu)主要有清華大學(xué)，美國麻省理工學(xué)院，英國劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)、帝國理工學(xué)院，日本東京大學(xué)，新加坡南洋理工大學(xué)，德國亞琛工業(yè)大學(xué)，法國國家科學(xué)研究中心等。8 篇代表作引文作者有英國兩院院士H.K.D.H.Bhadeshia爵士，德國Frank Vollertsen 院士，澳大利亞功勛院士Peter D.Hodgson 院士等20 位院士。成果應(yīng)用于塑性工程實(shí)踐，研發(fā)時(shí)間縮短了30%，加工成本降低了20%；為解決我國重大工程中關(guān)鍵塑性變形構(gòu)件的制造難題提供了理論基礎(chǔ)。