重磅专题！金属基复合材料及其应用研究进展

金属基复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料，通过物理或者化学方法处理后形成的新型材料，具有优越的性能，在航空航天航海、军工、汽车、矿山等领域得到了广泛应用。制备金属基复合材料的方法众多，其中铸造方法具有成本低，适合复杂形状复合材料构件的成形等优点，得到了广泛关注和应用。本专题以铸造复合材料及其应用为主题，涉及铸造铝基、镁基、铁基、双金属等复合材料，介绍其最新研究成果及应用。

金属基复合材料专题已发布在2022年第42卷第06期《特种铸造及有色合金》杂志上，本专题学术主编为华中科技大学蒋文明副教授，学术编辑为哈尔滨工业大学王晓军教授、兰州理工大学李元东教授、重庆大学赵建华教授、昆明理工大学李祖来教授以及华中科技大学郭威副研究员，本专题共有6篇文章组成。

专题学术主编简介

[蒋文明]

蒋文明，博士/博士后，副教授，博士生导师，2021年全国铸造行业最美科技工作者，江苏省科技创新（双创）人才。担任全国消失模铸造委员会常务副秘书长、半固态加工学术委员会委员、铸造装备技术委员会委员等。承担了国家重点研发计划项目、国家基础加强重点研究计划项目、国家自然科学基金（面上项目/青年项目）、航天科学技术基金、中国博士后科学基金（特别资助项目/面上资助项目）及企业委托项目等科研项目20余项。已在国内外学术期刊上发表论文100余篇，其中SCI论文70余篇，ESI热点/高被引论文3篇，被引用1500余次。申请/授权发明专利30项，参编著作4部。担任《Journal of Magnesium and Alloys》、《Rare Metals》、《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》、《Journal of Central South University》和《China Foundry》等杂志青年编委、《中国铸造装备与技术》杂志编委、《特种铸造及有色合金》杂志学术主编和青年编委等。研究方向：铝、镁合金及其精密铸造成形技术、3D打印快速铸造技术、复合铸造镁/铝双金属形性调控技术及理论

专题学术主编简介

[赵建华]

赵建华，教授/博导，重庆大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程系主任，中国机械工程学会高级会员，重庆机械工程学会常务理事，中国机械工程学会铸造分会常务理事，重庆机械工程学会铸造分会秘书长，中国铸造协会教育培训委员会副主任，中国铸造协会模具分会常务理事。主持或参加包括国家自然科学基金、工信部智能制造新模式项目、科技部科技攻关项目、国家863计划项目以及重庆市科技计划重大项目等在内的科研项目50余项，公开发表学术论文近200篇，获授权国家发明专利15项，获省部级科技进步一等奖2项、二等奖1项、三等奖2项。

研究方向：先进轻合金材料及其成型技术、材料成型数字化/智能化

专题学术主编简介

[王晓军]

王晓军，哈尔滨工业大学教授、博导，入选国家级人才计划。主要从事镁合金及其复合材料制备加工理论与技术研究，攻克了镁基复合材料超声波制备技术，提出了组织与成形性一体化调控思路，1篇论文入选“中国百篇最具影响国际学术论文”，H因子为35，国家发明专利授权15项。获黑龙江省自然科学一等奖(排名第1)和科技进步一等奖（排名第5），荣获“2021年度国际镁学会科学与技术奖”年度青年奖。

研究方向：高性能镁合金和镁基复合材料

专题学术主编简介

[李元东]

李元东，工学博士，博士生导师，兰州理工大学材料科学与工程学院教授，学院党委书记。1995年6月毕业于甘肃工业大学铸造专业，2000年在甘肃工业大学获材料加工工程专业工学硕士学位，2005年在兰州理工大学材料加工工程专业获工学博士学位。2003年1月至3月在日本JICA中心研修，2007年7月至2008年8月，在美国Worcester Polytechnic Institute访学。中国机械工程学会高级会员，《Materials Science & Engineering A》《Trans. of Nonferrous Metals Society of China》《中国有色金属学报》《北京科技大学学报》《西安交通大学》等期刊审稿人。主要从事有色合金及其成形技术和理论的研究，研究领域包括铸造铝（镁）合金及其半固态成形技术、变形合金近终形成形技术、金属基层状复合材料制备技术、金属材料表面改性。提出了自孕育法的概念及其凝固控制机理，并成功应用于半固态成形技术中。首先采用受控扩散凝固制备了高硅耐磨铝合金以及高强高韧铝（镁）合金。2002年-2006年受兰州理工大学第一批“优秀青年教师培养计划”资助。先后主持或作为主要完成人参加国家自然科学基金项目、国家973计划项目、国家高技术研究发展计划(863计划)课题、国家重点研发项目、中国－以色列科学与战略研究开发专项资金合作研究项目、科技部政府间国际合作项目等国家级项目8项，甘肃省科技攻关项目2项、科技支撑项目2项，省重大专项1项，其他省部级项目10多项。申请发明专利14件、授权8件，发表学术论文160多篇，其中SCI、EI收录60多篇。

2003年获兰州理工大学“三育人”奖，2011、2012、2013连续三年获学校本科毕业设计“优秀指导教师”称号。2014年被评为学校“国家重点实验室申报优秀个人”和“科研管理先进个人”。先后获省部级科技奖励8项，其中甘肃省科技进步二等奖2项、技术发明二等奖1项，中国冶金科学技术奖1项。2013、2018年两次荣获“福士科”杯中国机械工程学会铸造专业优秀论文银奖。

研究方向：有色合金及其先进成形技术和理论研究

专题学术主编简介

[李祖来]

李祖来，教授，博士研究生导师，博士后合作导师。现为昆明理工大学材料科学与工程学院院长，金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室副主任，云南省先进成形制造工程技术研究中心主任，云南省产业技术领军人才、云南省中青年学术和技术带头人、云南省政府特殊津贴获得者、昆明理工大学学术委员会委员、耐磨材料国家级专家服务基地平台负责人、云南省专家基层科研工作站设站专家，兼任中国材料研究学会理事、中国工程机械学会材料分会委员。

研究方向：先进耐磨材料及金属基复合材料

专题学术主编简介

[郭威]

郭威，华中科技大学材料科学与工程学院、材料成形与模具技术国家重点实验室副研究员。2010年本科毕业于上海交通大学（导师：袁广银教授），2012年硕士及2015年博士毕业于日本东北大学（导师：Hidemi Kato教授），2015年至2017年在日本东北大学任助理研究员（合作导师：Junji Saida教授）。2017年至今任现职，兼任湖北省复合材料学会常务理事、副秘书长，中国有色金属学报中英文版青年编委，特种铸造及有色合金青年编委，Materials客座编辑，Advances in Materials编委，粉末冶金材料科学与工程青年编委等职。主要研究方向为非晶合金及其复合材料、轻金属合金及其成形技术、非晶合金驰豫及回春、多孔金属及高温合金等。入选湖北省高层次人才计划，湖北省特聘专家。主持及参与国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等项目数十项。近年来以第一/通讯作者发表SCI论文四十余篇，以第一发明人申请/授权国家发明专利多项。

研究方向：非晶合金；金属基复合材料；成形工艺；高温合金；多孔金属

专题内容简介

非晶基复合材料研究进展与展望

华中科技大学郭威副研究员

摘要：通过引入第二相制备非晶基复合材料是提高其室温塑性的有效手段之一。简要介绍了非晶合金及其变形特性,综述了非晶基复合材料的制备及其力学性能方面的研究进展,包括外加颗粒/纤维增强、原位自生相增强体系以及Zr基、Ti基和Mg基体系等。此外,介绍了部分特殊增强相与原位自生制备工艺的最新进展,包括多孔颗粒、形状记忆相、金属熔体中的脱合金法和选择性相溶解法等,同时详细阐述上述材料的微观结构、力学性能及其组织性能优化手段,并对未来的发展趋势进行展望。

振动频率对消失模铸造Al/Mg复合材料界面组织和力学性能的影响

华中科技大学蒋文明副教授团队

摘要：采用机械振动强化Al/Mg双金属复合材料的结合界面,研究了振动频率对消失模固-液复合铸造Al/Mg双金属复合材料的界面组织和力学性能的影响。结果表明,振动频率对Al/Mg双金属复合材料的界面组织和力学性能有显著影响。随着振动频率增加,Al/Mg双金属复合材料界面金属间化合物(IMCs)层厚度减小,导致Al3Mg2和Al12Mg17脆性相减少,并且界面Mg2Si相细化,分布由团聚变为分散。当振动频率为50Hz时,Al/Mg双金属结合界面的平均剪切性能最大,达到46.83MPa,相比未振动的Al/Mg双金属复合材料性能提升47.13%。

WC预制体柱增强铁基复合材料的显微组织和性能

昆明理工大学李祖来教授团队

摘要：采用砂型铸造工艺制备具有预制体结构的WC颗粒增强铁基复合材料,研究不同预制体直径对WC增强铁基复合材料的显微组织和三体磨料磨损性能的影响。结果表明,预制体直径为5mm 和10mm 时,预制体与基体间均产生了明显的过渡层。复合材料的显微组织主要有含WC、Fe3W3C和M7C3型碳化物,且过渡层和预制体区域比高铬铸铁基体具有更高的硬度,预制体直径为10mm 的复合材料具有最小的磨损失重,耐磨性最佳,磨损形貌主要表现为犁沟和剥落等特征。

固-液复合铸造制备双金属复合材料的研究进展

重庆大学赵建华教授团队

摘要：固-液复合法可以制造出结构复杂的双金属复合材料,具有生产成本低、加工工艺简单、合金适用范围广、能耗低、产品界面结合强度高的特点。综述了固-液复合铸造技术的发展及应用,分析了工艺参数对固-液双金属铸件界面品质的影响,阐述了固-液复合铸件界面组织与性能及界面的结合机理,探讨了固-液复合铸造双

不同轧制压下率铝/钢复合板界面及断裂分析

兰州理工大学李元东教授团队

摘要：对液-固双辊铸轧法制备的铝/低碳钢复合板经450 退火1.5h后进行三道次轧制处理,每道次轧制处理后复合板压下率分别为25%、35%和45%。利用SEM 和EDS观察界面组织并分析元素分布,通过原位拉伸试验观察复合板失效过程,测试其抗拉强度和伸长率。结果发现,退火态复合板界面处存在连续的扩散层,轧制态复合界面处扩散层在压力作用下破碎成块状,且压下率越大,扩散层厚度及其破碎的块状尺寸越小。25%和35%压下率复合板界面处存在明显裂纹及孔洞,45% 压下率复合板界面处裂纹消失。退火态复合板A356铝合金侧主裂纹源于共晶Si颗粒和偏析共晶Si颗粒处,45%压下率复合板的主裂纹是由铝基体处的小裂纹迅速扩展而形成。45%压下率复合板具有最好的界面结合品质、良好的协调变形能力,抗拉强度达441MPa,且伸长率为3.03%。

外加粒子对镁合金组织细化的研究进展

哈尔滨工业大学王晓军教授

摘要：镁合金具有各种优异的性能,被广泛地应用于汽车、航天以及电子通讯等领域。然而,因其室温下的力学性能较差,限制了其进一步的发展与应用。通过晶粒细化的方法能够显著提高镁合金的各项性能,并有利于后续的机械加工。综述了近年来关于镁合金晶粒细化理论的发展及外加粒子对镁合金晶粒细化的影响。首先,阐述了近年来关于传统的镁合金晶粒细化理论的发展及问题;其次,总结了常用的外加微粒对镁合金晶粒细化的影响及机理;最后,探索了高含量纳米粒子在未来镁合金晶粒细化领域的潜力,并为进一步研究和开发新型高效的镁合金晶粒细化技术提供参考。