张勇:创新成就材料骄子

来源:用户上传      作者: 李嘉

　　材料是人类赖以生存和发展的物质基础，大到建筑、设施、飞机，小到电子产品、芯片，金属材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。材料科学研究的要求很高，它需要科研人员有默默奉献、甘于寂寞的精神，广博的学识，创新的意识和兢兢业业的科研态度。北京科技大学博士生导师、新金属材料国家重点实验室张勇教授便是这样一位科学家，他数年来一直致力于材料学的研究，取得了做人的成绩。
　　
　　上下求索在实践中成长
　　
　　20世纪70年代，信息、材料和能源被誉为社会文明的支柱。到了80年代，随着高新技术的兴起，新材料与信息技术、生物技术又成为了新技术革命的重要标志，30多岁就晋升博导的张勇就是我国材料领域的专家。
　　如此年轻就取得这样令人艳羡的成绩，张勇付出了比常人更多的心血和精力。他不仅具有扎实的理论基础，而且还具有丰富的实践经验。这样与他丰厚的学研经历密不可分。
　　1991年，张勇以优异的成绩毕业于燕山大学(原东北重型机械学院)，获学士学位。1994年，他获得了北京科技大学硕士学位，在此期间，他曾在机械厂设计热处理炉，解决了实际生产中的技术难题。
　　张勇感到科研与实业结合才能创造更大的价值，此后，他更注意把学习与实践相互结合。张勇在北京科技大学攻读博士时，参加了中国某装甲材料的制备及其抗动能穿甲弹性能的研究工作，发现装甲板防护性能随陶瓷和金属体积分数变化的双极值规律，即在金属合金防护机制下随陶瓷体积分数变化防护系数出现一个极值、在陶瓷防护机制下随金属体积分数变化防护系数出现另一个极值。
　　“双极规律”的发现使年轻的张勇更坚定了自己可以向更高领域发展的信念。在中国核工业总公司202厂实习后的他又来到了中科院物理所做博士后研究工作。他专门从事块体非晶的研究工作，并有了重要的发现：微量的稀土元素钇可以大幅度提高合金的玻璃形成能力，目前这种方法已经科学应用，使许多合金的临界厚度从毫米级提高到了厘米级。
　　随着学习和研究的不断深入，2000年，他赴新加坡一麻省理工学院联盟微米／纳米系统新材料学部(美国麻省理工学院在新加坡的一个研究院)和国立新加坡大学理学院材料科学系从事块体非晶的科研工作。在新加坡的四年时间，张勇的视野得到了极大的开阔，他逐渐成长为一名拥有高知识、高技术的综合型人才。
　　2004年，年仅35岁的张勇放弃国外优越待遇，毅然选择回国，将自己所学的知识奉献给祖国的材料科学研究。他选择了回到北京科技大学担任教授，并于2005年获得博士生指导教师资格，同年入选教育部新世纪优秀人才计划。
　　2007年，张勇短期访问了英国的牛津大学材料系和剑桥大学材料与治金系，又于2008年访问了新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院。最近，张勇应邀到英国谢菲尔德大学工程材料系讲学，该校资深教授HA DavIes认为张勇已经在大块非晶合金和高熵合金领域建立了国际声誉。
　　从书本到实践，从国内到国外，十余年的不断求索给了张勇独特的思维方式和开阔长远的视野，让他在科研的路上浙行渐远，取得了许多具有重要的学术和工程意义的科研成果。
　　
　　硕果累累的材料栋梁
　　
　　张勇在材料领域的研究成果丰硕，为我国材料事业的发展做出了突出的贡献。
　　“应用稀土微合金化提高合金玻璃形成能力”是张勇主持的一项国家自然科学基金项目之一，提高块体非晶合金的临界尺寸一直是块体非晶合金研究中的一个极具挑战性的工作。张勇在研究中发现，钛基，铜基和锆基非晶合金中发现了用少或微量稀土元素Y合金化法可以大幅度地改善了合金玻璃形成能力。
　　张勇又用微扰方法对微合金化的作用进行了更进一步的研究，这种原理是典型的非线性方法，正如大家熟知的“蝴蝶效应”，研究组发表的第一篇关于微量钇对玻璃形成能力的工作被广泛引用。该方法也获得了美国专利授权。
　　“高熵合金对应模量的研究”是张勇的另一项国家自然科学基金项目。高熵合金是在块体金属玻璃的基础上拓展，发展的一类易于形成固溶体的多组元合金，它具有和块体金属玻璃类似的高强度。张勇利用高混合熵和等原子比的概念设计出了性能和块体金属玻璃类似的固溶体合金，据Web of Sclence统计，该工作的论文在国际高熵合金领域引用率排名第一。
　　在相图方面，实验得出了共晶类元素(如Tl和后过渡族元素Cu、Fe等)使高熵合金(CoC rCuFeNi)的相结构变复杂，并初步绘制了伪二元相图：而包晶类元素(如A1]使高熵合金(TiVC rMnFeCoNICu)的相结构变简单，高熵合金的力学性能可以用合金化元素大幅度的调节。
　　在固溶体的形成规律方面，张勇带领他的科研团队以混合焓和原子半径差为参数，得出了高熵合金的相形成规律图，其中包括固溶体、金属间化合物、非晶等，并进一步分析了混合熵的影响，获得了美国TMS2008，TMS2011年会的邀请报告。
　　张勇还在高熵合金中发现大尺寸原子的添加会使合金由致密度高的相结构转变为致密度低的结构，如大的铝元素的加入替换小的铜元素使合金CoC rFeNiCu或Ti0 5CoC rFeNlCu的相结构由FCC转变为BCC，而且合金的强度也相应提高。他们从合金的钢球模型的原子级别应变分析，认为这由于大的铝元素的加入可以引入晶格畸变，转变为致密度低的结构是为了松弛晶格畸变。
　　此外，张勇还完成了“合金的玻璃形成能力(GFA)和共晶耦合区的关系的研究”，通过更进步的理论分析，解释了为何有些合金的最优玻璃形成能力成分点不在共晶点，并成为一种寻找新型大块非晶合金的有效方法，该工作发表在Acta Mate rialla上的文章单篇引用率百余次：开展了“玻璃转变的动力学和隐藏的玻璃转变温度的研究”，张勇带领团队开发出了ZrNbCuFeBe、ZrNbCuNlBe等大块非晶新合金系，并系统地研究了该合金系的性能如硬度、模量、密度、泊松比；物理性能如热膨胀系数、电子结构等；采用超声方法及G relnelsen法计算出zr基大块非晶合金的Mie势函数和状态方程。
　　目前，张勇正在主持进行一项智能材料设计与先进制备技术领域的国家863项目，高弹性超细非晶合金丝的制备技术。他已获得八项国家发明专利的授权、
　　项美国发明专利的授权，发表学术论文100余篇，被引用千余次，发表专著一本《非晶和高熵合金》，参加他人著作章节两部。有张勇这样标新立异，孜孜不倦的材料学家，我国材料事业的辉煌指日可待。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-421311.htm