湖南大學

簡介

姓名：方鐵輝

職位：副研究員

辦公地點：材料科學與工程學院院辦公樓214室

聯系方式：thfang@hnu.edu.cn，137-5507-8105

教育背景

2002.09至2006.07，大連理工大學，材料成型及控制工程專業，獲學士學位;

2006.09至2014.07，中國科學院金屬研究所，材料學專業，獲博士學位。

工作履歷

2014.08至今，湖南大學材料科學與工程學院，金屬成型及控制工程專業，副研究員。

研究領域

梯度納米金屬材料的可控制備、性能測試及變形機理研究

具體研究內容：

梯度納米結構材料的多方法制備

梯度納米結構中納米晶的變形機制

梯度納米結構與力學性能的本構關系

反向梯度納米結構的制備及性能

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)是一種典型的高強材料，其強度比普通金屬高一個量級，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域中的一項重大科學難題。我們發現，梯度納米(GNG)金屬銅既具有極高的屈服強度又具有很高的拉伸塑性變形能力。這種兼備高強度和高拉伸塑性的優異綜合性能為發展高性能工程結構材料開辟了一條全新的道路。

梯度納米結構是指晶粒尺寸在空間上呈梯度分布。研究組利用表面機械碾磨處理(SMGT)在純銅棒材表面成功制備出梯度納米結構，自表及里晶粒尺寸由十幾納米梯度增大至微米尺度，棒材芯部為粗晶結構(晶粒尺寸為幾十微米)，這種梯度納米結構的厚度可達數百微米。梯度納米結構層具有很高的拉伸屈服強度，最外表層50µm厚梯度納米結構的屈服強度高達660MPa(是粗晶銅的10倍)，室溫拉伸實驗表明，具有梯度納米結構的表層在拉伸真應變高達100%時仍保持完整未出現裂紋。這種優異的塑性變形能力源于梯度納米結構獨特的變形機制，微觀結構研究表明，梯度納米結構在拉伸過程中其主導變形機制為機械驅動的晶界遷移，從而導致伴隨的晶粒長大。這種變形機制與位錯運動、孿生、晶界滑移或蠕變等傳統的材料變形機制截然不同。該研究成果發表在美國《科學》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(真應變24%)的掃描電鏡照片。C與D分別是圖A中位置C(真應變54%)和D處(真應變127%)的EBSD圖像。B-D顯示的是納米晶粒經不同拉伸應變后發生的晶粒長大。

學術成果

發表文章列表：

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

獎勵與榮譽

獲得獎勵：

1，揭示梯度納米晶銅本征塑性變形機制，獲科技部2011年中國十大科技進展

2，師昌旭獎學金一等獎，2011年