2022年项目申报书——CB先进材料性能与结构演化间关系的现代表征方法及科学问题的分析研究.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 工程名称：先进材料性能与结构演化间关系的现代 表征方法及科学问题的讨论首席科学家：张泽北京工业高校起止年限：2022.1 至 2022.8 依靠部门：北京市科委一、讨论内容名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、预期目标2 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - -

2、- 3 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、讨论方案4 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、年度方案7 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 8

3、 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 讨论内容 预期目标第电子显微学方法讨论1供应复杂合金相中有关缺陷组1亚埃尺度元素挑选成像方法态的原子尺度的结构信息；2揭示原子序数衬度成像试验条讨论； 2）变焦出射波重构成像技术件对图像处理的影响,确定适讨论； 3）Z 衬度像方法讨论； X- 射当的试验成像条件；线能谱学讨论； 4）亚埃尺度电子能3揭示造成界面活性较高的内在量缺失谱学讨论； 5）讨论钢铁和合缘由,在原子尺度下对MnS 引金材料中析出相的精细结构及对性发不锈钢点蚀的机制做更深层能影响； 6）讨论复杂结构相 如 Mg次的剖析；合金或 Al 合金中的沉淀强化相等 4

4、“ 低维材料智能载网” 在外场的晶体学特点；通过基于第一原理作用下实现位移驱动；的有关运算定量考察原子间距在缺5揭示准一维材料在多场耦合作陷处的微小变化、位错核心处原子用下的显微结构 -物理性能相关的占位情形及可能的空位；讨论位效应；错核芯区可能的电子效应背景；7）6实现低维材料原位生长的可控通过对复杂结构相的原子序数衬度性和可操作性；像的模拟,讨论不同试验条件对最7在现有环境扫描电镜中引进微大熵图像处理的影响； 8）在原子尺注 入 系 统 , 对 气 相 反 应 物 浓度下讨论不锈钢中MnS 夹杂物和基度、分布等掌握纳M 材料形核体界面的结构；与 生 长 的 工 艺 参 数 有 一 个 全一

5、原位外场下电子显微结构和性能的面、微观层次的懂得；实现低关系：维材料原位生长的可控性和可年1）设计并制作适用于高辨论透射电操作性；子显微镜的“ 嵌入式” 可操控“ 低8揭示硅表面修饰的有效方法和维材料智能载网” ；2）纳 M 线力途径；实现一维有机纳M 结构学性能和电学性能的原位测量；3）的可掌握备,揭示一维有机纳催化剂小粒子原位讨论的硬件设M 结构的光电性质；计； 4）完善纳 M 材料生长机理的9实现 II-VI 半导体纳M 结构的原位讨论系统,对气相反应物浓可掌握备,并实现其表面功能度、分布等微观参数可掌握备II-IV 化；族半导体一维纳M 结构,并实现纳10 确定目标合金成分,阐述各合M

6、 结构表面功能化；可控合成一维金元素对材料性能的影响,就有机光电功能纳M 结构,讨论其光合金成分的确定,析出规律、电性质； 5）制备形貌可控的纳M晶 体 学 特 征 、 成 分 变 化 和 尺硅线阵列,讨论纳M 硅线阵列的光寸,及其与宏观性能的关系；电性能及修饰；11 发表 SCI 文章 30 篇,申请专利轻质合金讨论：2项；1）优化合金成分,结合热处理工艺讨论各合金元素及其含量对材料宏观性能的影响；主要利用常规高辨论电镜技术探明目标铝 /镁 /钛 合金中析出相的一般析出规律、晶8 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - -

7、- - - 讨论内容 预期目标体学特点、成分范畴和大小分布；2）讨论6XXX 系铝合金中早期析1初步建成亚埃尺度元素挑选成出相的稳固性问题；电子显微学方法讨论1解决综合应用第一年中的各2像的软、硬件平台；种技术应用于材料讨论中存在的问揭示高温合金等材料的力学行题；2）结合原子辨论的结构信息,为与显微结构的内在联系；3讨论与之相结合的第一原理运算方揭示氧化物多层膜界面材料的法；3）讨论铁电和多铁材料中轻重界面晶体学特点、化学键合形元素挑选成像,讨论铁电畴、畴壁 精细结构； 4）催化剂小粒子表面精 细结构讨论； 5）开展三维重构像的式及电子结构；揭示薄膜的成 分、厚度、晶格间匹配关系等 对性能的影

8、响规律；第讨论； 6）利用球差校正透射电镜,4构建早期析出相的原子模型,讨论一维纳M 材料的精细结构；获得早期亚埃尺度析出相的电7）讨论高温合金中析出相的缺陷结5子结构信息和弹性参数；构；8）通过相干高辨论成像讨论多揭示不锈钢点蚀形核的内在本层氧化物界面的失配及缺陷组态,质；6讨论界面与薄膜厚度、晶格失配关在扫描电镜中实现位移驱动的系；通过非相干高辨论原子序数衬精确掌握和单体低维材料的操度成像获得原子尺度界面结构信纵,并依据不同的测量功能可二息；9）讨论 Al-Cu-Mg 系合金中时7以便利地对单体低维材料施加效早期析出相,获得早期析出相的外场 电场,力场）；高辨论率 Z 衬度像,分析 Cu

9、和 Mg实现纳 M 层次结构原位生长；年元素的占位；亚埃尺度下的早期析8揭示纳M 层次结构的生长机出相的纳M 电子束EELS 讨论；理；910）利用第一原理方法讨论不锈钢揭示一维纳M 材料的精细结中 MnS 局域缺陷以及MnS 和基体构；界面的电子结构与特性；原位外场下电子显微结构和性能的 关系：1）纳 M 线力学性能和电学性能 的原位测量； 2）基于原子力显微镜 的掌握和工作原理,设计一套可以 放置在扫描电子显微镜样品室内的 单体低维材料操纵和性能测量单 元；并原位讨论准一维单体在外场 下显微结构演化； 3）讨论纳 M 层 次结构的生长机理； 4）利用球差校10 揭示纳 M 层次结构的界面特

10、性 以及与制备工艺的关系；11 揭示纳 M 层次结构的电子结构 及输运特性；12 把握各种析出相在单级热处理 下的析出条件,如温度、合金元素比例等对析出相的影响；13 对各阶段的析出相有清晰的定 义,包括其晶体学结构、成分以及与基体的位向关系等,测 定析出相结构；正透射电镜讨论原位生长的纳M 层14 结合第一原理运算,初步懂得次结构的界面特性,分析生长条件读出相在成分、结构等方面的9 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 讨论内容 预期目标与界面结构； 5）利用所得到的一维 演化规律；纳 M 结构为衬底,通

11、过微注入等手 段实现纳 M 层次结构的原位生长；6）利用 SEM/CL,讨论纳 M 层次结 构的电子结构、输运性质；轻质合金讨论：挑选性能优异的合金成分,结合合 金的单级热处理工艺,讨论析出相 析出规律,如时效中早期各种等析 出相析出的大致温度范畴以及合金 元素比例对析出相的影响；利用超 高空间和高能量辨论的电子显微技 术测定不同阶段单级热处理后析出 相的晶体学结构、成分、形貌、与 基体的取向关系以及分布情形,并 结合能量运算探究析出相的演化机 制；15 进展有自己特色的波函数重构 软件和像运算软件16 自主发开出适用于扫描电镜,能够进行原位、实时、动态和在线的物性讨论的近场阴极荧 光 Nea

12、r-Field Cathode Luminescence, NFCL）分析方法 和技术；17 发表文章 40 篇以上,申请专利 4 项以上；第电子显微学方法讨论：1） 为模型催化剂和工业有用催化1）讨论催化剂小粒子,探讨贱剂的研制供应基础信息；2） 了 解 宏 、 微 合 金 化 元 素 在 钢金属催化剂部分代替贵金属催化剂的可能性； 2）讨论高性能高温合金铁、合金材料中的分布和作用；铁磁性元素在一些相关磁性材料精细结构,探讨微合金化和合金化中的分布与作用；元素对其性能影响； 3）开展多层膜3） 建立早期析出相和对应的过渡界面结构讨论； 4）铝合金材料析出相的结构联系,揭示强化相析出沉淀相讨论

13、； 5）钢铁材料精细结构的微观机制；讨论； 6）4） 揭示复杂合金相中位错核芯的小粒子三维重构像的讨论：7）Al-微观物理机制；Cu-Mg 合金中小尺度过渡相的结构5） 解读多层膜异质界面处原子间三与成分； 8）采纳分子动力学方法研成键特性及电子结构究复杂合金相中位错核芯的原子结6） 实现对一维单体低维材料施加年构；9）第一原理讨论确定薄膜异质外场 电场,力场）等并进行原界面原子的成键特点、键长及其电位显微结构表征的测试单元；子结构；7） 阴 极 荧 光 系 统 能 够 适 合 于 电原位外场下电子显微结构和性能的场、应力、光激发作用下,介观关系：尺度下线、颗粒发光谱的接收,1）基于扫描电子显

14、微镜和悬臂 梁变形的纳 M 力学性能测试系统及 准一维纳 M 单体材料的多场耦合支 持器,进而完成设计并制作扫描电 子显微镜中准一维纳 M 材料的多场 耦合测试平台； 2）对现有的阴极荧讨论应力作用下材料发光性质的 变化规律；8） 对析出相的晶体学结构、能量 稳固性有一个较清晰的懂得；9） 发表 SCI 文章 40 篇以上,申请 专利 5 项以上；10 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 讨论内容 预期目标光系统进行改造,在阴极荧光系统 中引入近场收集系统、微操纵系统 等；轻质合金讨论：依据晶体学数据对铝

15、合金中各种析 出相进行比较清晰的分类和定义,并针对镁合金讨论稀土元素的存在 和分布状态、介观尺度析出相 /LPS 的时效形成过程、相关结构 /成分变 化等,解答未知或尚存争议的重要 问题；将自己进展的波函数重构方 法和像运算方法应用于目标合金中 早期“ 原子集团” 的结构；电子显微学方法讨论：1）催化剂小粒子,探讨溅金属催化 剂部分代替贵金属催化剂的可能性；2）高性能高温合金精细结构,探讨微合金化和合金化元素对其性能影响； 3）多层膜界面结构讨论；4）铝合金材料析出沉淀相讨论；5）钢铁材料精细结构讨论；6）系 统阐述界面结构在懂得磁电耦合效应及其产生气理方面的作用；7）研 究 Al-Zn-Mg

16、-Cu 系合金中早期析出1） 确定多层膜不同种类原子在界 面的空间配置,建立薄膜厚度与界面结构的关系；2） 构建 GP 区的原子模型；3） 建立 GP 区和对应的过渡相的结 构联系,揭示强化相析出的微观机制；4） 获得原位外场下一些典型低维 单体结构物理性能和原子尺度点阵辨论率下显微结构之间的关 系；第相,获得早期析出相的高辨论率Z5） 实现低维材料应变 -显微结构 -电衬度像,分析各合金元素的占位；学性能的三维综合信息的实时、四早期亚埃尺度析出相的纳M 电子束集合式讨论；EELS 讨论； 8）高辨论率 Z 衬度像6） 利 用NSOM/AFM/PL/Raman 、年讨论 Al-Zn-Mg-Cu

17、 系合金中的过渡STM- stimulated luminescence 相表征系统,讨论无机半导体纳 M 结构、有机光电一维纳EELS 讨论；结合第一原理的理论M 结构的表面修饰对其声子震分析和优化,确定GP 区的最大可能的原子结构；然后,运算其电子动、电光响应的影响；结构和弹性参数,并与EELS 分析7） 明白透射电镜高能电子束刻蚀加工的机理,优化加工条件,实结果相对比；原位外场下电子显微结构和性能的现介观尺度加工的更加精确、可关系：控；8） 探明 2XXX 、7XXX 系合金中早1）用前三年完成的多场作用下期析出相,以及中间过渡相S,单体低维材料物理性能与结构演化S, , 之间的结构演化

18、关相关性原位 /实时综合测试系统对单系；体低维材料进行结构 -物理性能相关9） 明确热处理各个阶段对析出相11 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 讨论内容 预期目标性讨论,以及多场耦合作用下单体 的影响；低维材料物理性能的讨论；2）利用 透射电镜高能电子束加工技术,开 展介观尺度下孔的精确加工讨论；轻质合金讨论：讨论目标铝合金中早期析出相和析 出强化相之间的演化关系；在前三 年的工作基础上,开头讨论复杂热 处理条件下合金中析出相的析出规 律,并结合宏观性能测量,优化热 处理工艺；电子显微学方法讨论：2）

19、1）各种试验技术方法的总结；10）结合力学性能测量,确立最佳热处理工艺；11）自 主 发 开 出 适 用 于 透 射 电镜,能够进行原位、实时、动态和在线的发光性质讨论的近场阴极荧光 Near-Field Cathode Luminescence, NFCL）分析方法和技术；12）发表文章 40篇以上,申请专利 4 项以上；1）建成 23 个从试验技术方法成像 利用进展的技年5）利用研制的Nanopore 显微镜系术、装置和平台综合讨论低维材料统获得有意义的生物分子测量数的物理性能与显微结构间关系、研据；究显微结构与尺度等之间的关系；6）发表文章 40 篇以上,申请专利3 ） 制 备 介 观 孔 显 微 镜 系 统4 项以上；在工程实施过程中培Nanopore Microscope） ,利用锁相养博士生 50人,硕士 30 人；形放大器、小电流测量系统结合电泳成具有国际影响力的讨论团队；方法,开展单个生物分子的探测研究；轻质合金讨论：推广轻质合金讨论成果,指导目标 合金的改性制备；系统分析总结析 出相的晶体学数据,为改善合金性 能,调控析出相微观结构供应依 据；12 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 13 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页