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[专家学者] 中国科学院金属研究所马宗义

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发表于 2017-9-28 16:11:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
马宗义,中国科学院金属研究所研究员,中国科学院特聘研究员,中国科学院百人计划入选者,国家杰出青年基金获得者,享受政府特殊津贴。主要从事金属基复合材料、搅拌摩擦焊的研究工作。现任中国复合材料学会金属与陶瓷基专业委员会副主任,粉末冶金产业技术创新战略联盟理事,Materials Science and Engineering A、Science and Technology of Welding and Joining等7个国际期刊及《中国科学:技术科学》、《金属学报》、《复合材料学报》等国内期刊编委。
在Acta Mater.、Carbon等期刊上发表SCI论文310篇,两次执笔为著名的材料综述期刊Materials Science and Engineering - Reports撰写长篇特邀综述论文,出版英文专著1部。两篇论文获评“2007年中国百篇最具影响国际学术论文”和“2004-2008年工程技术领域研究论文中引用数最多的中国学者论文”。 SCI他引一万余次,H因子46。Elsevier发布的“中国高被引学者榜”材料力学领域连续两年排名第一。研究成果应用于航天、军工、核电、高铁等领域。

金属所马宗义

金属所马宗义


马宗义
性 别        男         
最高学历        博士研究生

职 称        研究员         
专家类别        博士生导师
部 门        沈阳材料科学国家(联合)实验室 非平衡金属材料研究部
通讯地址        辽宁省沈阳市沈河区文化路72号,中国科学院金属研究所,非平衡金属材料研究部
邮政编码        110016         
电子邮件        zyma@imr.ac.cn
电 话        +86-24-83978908         
传 真        +86-24-83978908
简历:
  教育经历:
  1981.9-1985.7 东北重型机械学院(现燕山大学)机械系,工学学士
  1985.9-1988.8 哈尔滨工业大学金属材料工艺系,工学硕士
  1997.5-2000.8 香港城市大学物理及材料科学系,哲学博士
  工作经历:
  1988.8-1997.4 中国科学院金属研究所,研究实习员,助理研究员,副研究员
  1995.10-1996.12 香港城市大学,研究助理
  2000.9-2001.3 中国科学院金属研究所,副研究员,研究员
  2001.4-2004.8 美国密苏里大学,Research fellow
  2004.9-至今 中国科学院金属研究所,研究员
研究领域:
  金属基复合材料;搅拌摩擦焊接与加工;超细晶材料;材料高温变形行为
承担科研项目情况:
  搅拌摩擦加工制备碳纳米管(CNT)增强铝基复合材料。采用常规粉末冶金加后续搅拌摩擦加工(FSP)的方法制备了体积分数为1-3wt.%的CNT/2009Al复合材料。随FSP道次的增加,复合材料中CNT团聚逐渐减少。微观结构分析表明,在4道次FSP的CNT/2009Al复合材料中,CNT呈单根形式分散于铝基体中,基体晶粒明显细化;CNT长度在400nm以上,并保持良好的层状结构;大部分CNT-Al界面干净、清洁,但部分CNT与Al界面上观察到Al4C3相的生成。与基体合金相比,1wt.%和3wt.% CNT/2009Al的屈服强度分别提高了23.9%和45%,其强化效果可由一个考虑载荷传递与晶粒细化共同作用的强化方程来预测。本工作为CNT增强轻质合金复合材料提供了一种非常有效的制备方法。相关工作见Z.Y. Liu et al., Carbon, 50 (2012) 1843; Compos. Sci. Technol., 72 (2012) 1826。
  搅拌摩擦加工超细晶铝合金变形机制。超塑性本构方程预测,随温度升高,最佳超塑应变速率增大。然而由于细晶结构高温下易粗化,该预测没有得到很好的实验验证。FSP超细晶Al-4Mg-1Zr含有大量热稳定的Al3Zr弥散粒子,在175-425oC温度范围内表现出良好的低温/高应变速率超塑性,最佳超塑性应形速率 、最大延伸率和应变速率敏感指数m值随温度T升高而增加。通过超塑性数据统计分析,建立了和T之间的定量关系:=0.0182T+C (C是与材料和结构相关的常数)(图3),这为超塑变形中温度影响的理论预测提供了直接的实验验证。对FSP超细晶Al-4Mg-1Zr 及其它FSP超细晶铝合金超塑性数据的深入分析发现,它们的低温和高温超塑变形机制均以晶界滑移为主,其变形速率受晶格扩散(QL = 142 kJ/mol)控制,这与细晶铝合金的晶界扩散控制(Qgb = 84 kJ/mol)机制不同。从而建立了具有广泛适用性的超细晶铝合金的超塑性本构方程:
  在此基础上,结合已有的细晶铝合金的超塑性本构方程,构建了FSP铝合金的超塑性变形机制图,为设计不同晶粒尺寸铝合金获得优良超塑性提供了依据。见:Z.Y. Ma et al., Acta Mater. 58 (2010) 4693。
  颗粒增强金属基复合材料的强度预测。为了描述增强相颗粒的尺寸和分布对颗粒增强金属基复合材料力学性能的影响,分别建立了改进的有限元强化模型和分散模型。在改进的有限元强化模型中,考虑了直接强化(经典塑性理论考虑载荷传递作用),间接强化(热膨胀系数错配和几何错配引起的几何必须位错)和界面脱粘(内聚力模型)对复合材料强度的影响。在分散模型中,不仅将材料参数、加工参数等工艺参量和增强颗粒分布均匀性这一结构参量联系起来,而且将复合材料的强度与增强颗粒的分布状况联系起来。通过与实验数据和其他模型相比较,这两个模型能够更准确地描述增强相颗粒的尺寸和分布对颗粒增强金属基复合材料强度的影响。见:J.C. Shao et al, Compos Sci Technol. 71 (2011) 39; Z.Y. Liu et al., Mater. Sci. Eng A, 527 (2010) 5582, Z.Y. Liu et al., Composites: Part A, 41 (2010) 1686。
社会任职:
  中国复合材料学会金属基及陶瓷基专业委员会副主任,中国有色金属学会材料科学与工程学术委员会委员。国际期刊Materials Science and Engineering A、ISRN Materials Science和Journal of Materials Science and Technology编委,《金属学报》(中英文版)编委。
获奖及荣誉:
  国家杰出青年科学基金获得者,中国科学院百人计划入选者,辽宁省“百千万人才工程”百人层次人选,2007年中国百篇最具影响国际学术论文;2004 -2008年工程技术领域研究论文中引用数最多的中国学者论文(排名第7)
代表论著:
  (1) Q. Zhang, B.L. Xiao, W.G. Wang, Z.Y. Ma, Reactive mechanism and mechanical properties of in situ composites fabricated from an Al-TiO2 system by friction stir processing, Acta Mater., 60, 20 (2012) 7090-7013.
  (2) Z.Y. Liu, B.L. Xiao, W.G. Wang, Z.Y. Ma, Elevated temperature tensile properties and thermal expansion of CNT/2009Al composites, Compos. Sci. Technol., 72, 15 (2012) 1826–1833.
  (3) Z.Y. Liu, B.L Xiao, W.G. Wang, Z.Y. Ma, Singly dispersed carbon nanotubes reinforced aluminum matrix composites fabricated by powder metallurgy combined with friction stir processing, Carbon, 50, 5 (2012) 1843-1852.
  (4) W.G. Wang, B.L. Xiao, Z.Y. Ma, Evolution of interfacial nanostructures and stress states in Mg matrix composites reinforced with coated continuous carbon fibres, Compos. Sci. Technol., 72, 2 (2012) 152-158.
  (5) Q. Yang, B.L. Xiao, Z.Y. Ma, Achieving high strain rate superplasticity in Mg-Zn-Y-Zr alloy produced by friction stir processing, Scripta Mater., 65, 4 (2011) pp. 335-338.
  (6) P. Xue, B.L. Xiao, Q. Zhang, Z.Y. Ma, Achieving friction stir welded pure copper joints with nearly-equal strength to parent metal via additional rapid cooling, Scripta Mater., 64, 11 (2011) 1051-1054.
  (7) Z.Y. Ma, F.C. Liu, R.S. Mishra, Superplastic deformation mechanism of an ultrafine-grained aluminum alloy produced by friction sir processing, Acta Mater., 58, 14 (2010) 4693-4704.
  (8) D.R. Ni, B.L. Xiao, Z.Y. Ma, Y.X. Qiao, Y.G. Zheng, Corrosion properties of friction stir processed cast NiAl bronze, Corrosion Sci., 52, 5 (2010) 1610-1617.
  (9) G.R. Cui, Z.Y. Ma, S.X. Li, Origin of nonuniform microstructure and its effects on mechanical properties of friction stir processed Al-Mg alloy, Acta Mater., 57, 19 (2009) 5718-5729.
  (10) A.H. Feng, Z.Y. Ma, Microstructural evolution of cast Mg-Al-Zn during friction stir processing and subsequent aging, Acta Mater., 57, 14 (2009) 4248-4260.
近期获得的专利:
  (1) 马宗义、刘峰超,一种短流程细晶超塑性材料制备工艺,专利号:ZL 200710011887.4,2010年9月15日授权。
  (2) 王东、马宗义,一种改善高强度铝合金抗应力腐蚀性能的热处理工艺,专利号:ZL 200710157967.0,2010年10月13日授权。
  (3) 马宗义,冯艾寒,肖伯律,一种提高铝基复合材料可焊性的搅拌摩擦焊接工艺,专利号:ZL 200710158639.2,2011年1月26日授权。
  (4) 马宗义,倪丁瑞,薛鹏,肖伯律,王东,一种改善铝铜异质金属连接强度的搅拌摩擦焊接方法,专利号:ZL 200810230080.4,2012年1月11日授权。
  马宗义,肖伯律,王东,一种提高铝-锆基非晶合金搅拌摩擦焊接头强度的方法,专利号:200810230192.x,2012年5月23日授权。
近期国际国内会议报告及任职等:
  (1) Z.Y. Ma, Enhanced mechanical properties of Al-5Mg alloy reinforced by uniformly dispersed CNTs, Thirteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes, June 24-29, 2012, Brisbane, Australia (oral presentation).
  (2) Z.Y. Ma, Research highlights on friction stir welding/processing in IMR, 2nd International Symposium on Friction Stir Welding in China, Oct. 18-19, 2012, Beijing, China (keynote).
  (3) Z.Y. Ma, Fabrication of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites via friction stir processing, 3rd IMR-KIMS Joint Symposium on Mg, Ti, and Al alloys, Nov. 29-Dec. 1, 2012, Changwon, Korea (invited presentation).
  (4) Z.Y. Ma, Member of Organizing Committee, 7th Pan-Yellow Sea Rim International Symposium on Magnesium Alloys and their Applications (YSR7), Oct. 14-17, 2012, Shenayng, China.

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发表于 2018-11-10 15:02:01 | 显示全部楼层
2018年6月27日上午,中国科学院金属研究所的马宗义研究员在常州大学材料学院219报告厅作了题为“纳米碳金属基复合材料的发展机遇与挑战”的学术报告,报告会由材料学院的李亚利教授主持,来自材料学院的部分师生参加了本次报告会。
马宗义研究员主要介绍了金属基复合材料相关的研究进展,他指出超细晶、超细颗粒协同强化可以获得高强度与良好塑韧性,进一步通过双尺度增强相强化可以兼顾模量等综合性能;纳米碳材料综合性能极高,对金属的强化具有高效与多样化的特点,此外还介绍了这些金属基复合材料在航空航天、电子封装、交通运输等领域的应用和优势,同时也指出了这些研究所面临的挑战。可以预见,金属基复合材料的研发已经进入新阶段,并已成为高性能材料发展的一个重要方向。
报告会结束后,在场的老师和研究生们针对报告中的一些内容点和马宗义研究员进行了深入交流。通过本次报告,同学们拓展了相关知识领域,激发了在纳米碳增强铝基复合材料方面的学习和研究兴趣,为学院开展相关学术研究工作起到了良好的促进作用。

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发表于 2018-12-15 22:47:20 | 显示全部楼层

报告题目:搅拌摩擦焊的发展与应用展望

时间:2018年12月11日上午9:00

地点:郑州大学材料科学与工程学院207报告厅

报告人简介:

马宗义,中国科学院金属研究所研究员,中国科学院特聘研究员,中国科学院百人计划入选者,国家杰出青年基金获得者,享受政府特殊津贴。主要从事金属基复合材料、搅拌摩擦焊的研究工作。现任中国复合材料学会金属与陶瓷基专业委员会副主任,粉末冶金产业技术创新战略联盟理事,Materials Science and Engineering A、Science and Technology of Welding and Joining等7个国际期刊及《中国科学:技术科学》、《金属学报》、《复合材料学报》等国内期刊编委。
在Acta Mater.、Carbon等期刊上发表SCI论文310篇,两次执笔为著名的材料综述期刊Materials Science and Engineering - Reports撰写长篇特邀综述论文,出版英文专著1部。两篇论文获评“2007年中国百篇最具影响国际学术论文”和“2004-2008年工程技术领域研究论文中引用数最多的中国学者论文”。 SCI他引一万余次,H因子46。Elsevier发布的“中国高被引学者榜”材料力学领域连续两年排名第一。研究成果应用于航天、军工、核电、高铁等领域。

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发表于 2019-1-4 11:29:40 | 显示全部楼层
2018年7月31日,高分十一号卫星发射成功,中国科学院金属研究所研发的金属基复合材料发挥了重要作用。航天器对材料的要求十分苛刻,轻量化就是其中一项指标,金属基复合材料恰好符合需求。马宗义带领团队致力于高性能金属基复合材料的研究,为遥感、风云、高分、嫦娥、北斗、东风、天宫、龙舟等十几个关键型号提供复合材料产品百余批次、万余件。


马宗义团队的金属基复合材料成果已获得国家发明专利授权20余项,先后制定企业标准4项,诞生了多项国内航天、核电等领域的“首次”“首台”“首套”关键部件,并成功实现工业应用。


近年来,马宗义领导的课题组,与中国核电工程有限公司合作,在B4C/Al中子吸收材料制备、模拟环境服役性能考核以及全尺寸工程件研制等方面开展了攻关研究,开发出适用于复合材料焊接的焊接工具与焊接工艺,打通了从材料研制到器件成型的全链条技术途径,为该材料的工程化应用奠定了坚实基础。


2018年2月,国家科技重大专项及中核集团科技专项“龙舟-CNSC乏燃料运输容器研制”项目原型样机通过验收,这意味着中国核燃料贮存和运输材料实现国产化。马宗义等科研人员与中国核电工程有限公司合作,开发出适用于复合材料焊接的工具和工艺,研发出从材料研制到器件成型的技术途径,为该材料的国产工程化应用奠定了基础。

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发表于 2019-10-17 17:29:31 | 显示全部楼层
2019自然科学基金重点项目-金属基复合材料力学行为的原位衍射和多尺度模拟研究
批准号        51931009       
项目负责人        马宗义       
依托单位        中国科学院金属研究所
资助金额        300.00万元       
项目类别        重点项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2024 年 12 月 31 日

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发表于 2022-7-28 16:15:28 | 显示全部楼层
7月24日,我国问天实验舱发射任务取得圆满成功。由中国科学院金属研究所马宗义团队研制的新型铝基复合材料成功应用在问天实验舱太阳翼柔性展开机构关键部件和多个实验机柜转接件中。
  问天实验舱配备了目前国内最大的柔性太阳翼,双翼全部展开后可达55米。太阳翼可以双自由度跟踪太阳,每天平均发电量超过430千瓦时,将为空间站运行提供充足的能源。太阳翼所使用的柔性展开机构某关键部件要求材料兼具轻质、高强、耐磨损、耐疲劳、高尺寸稳定性的特点,并且批量大、批次稳定性要求高。马宗义团队针对这一特殊需求,开发出各向同性碳化硅颗粒增强铝基复合材料中厚板可控塑性变形加工技术,产品批次间性能差异Cv<5%,解决了太阳翼展开机构关键部件无材可用的困境。目前,问天实验舱太阳翼已顺利完成展开,运转正常。
  问天实验舱实验机柜与实验舱内壁结构采用六点式机械连接,连接件在发射过程中在剧烈震动、摩擦工况下服役,承受巨大载荷,是实验机柜载荷结构设计中受力最苛刻的零部件。该团队针对该工况研发出高性能碳化硅颗粒增强铝基复合材料锻件,其具有低密度、高强韧性、高耐磨、良好阻尼性能及耐疲劳等优点,采用该材料替代传统铝、钛等合金,实现优异的轻量化加工制造,承受住了发射过程中的震动疲劳及磨损等,并使零件减重20%以上。

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发表于 2023-8-18 08:46:22 | 显示全部楼层
近日,辽宁省人民政府发布了《关于2022年度辽宁省科学技术奖励的决定》。金属所共有五项成果获奖,其中作为第一完成单位的“铝基复合材料塑性加工技术及应用”项目荣获技术发明一等奖。
  “铝基复合材料塑性加工技术及应用”主要完成人:马宗义、肖伯律、王东、王全兆、倪丁瑞、张峻凡。铝基复合材料由于其组元理化性能差异巨大,导致“难加工、不能焊”,成为空天等领域的重大技术难题。该项目以计算和实验重现加工组织、缺陷演化,发明了坯料和工艺协同控制、多工艺集成等方法,突破1.5-120mm板材高效、批量轧制,轧制效率提升2-3倍,成材率可达95%;自由锻件性能达到模锻水平,最大锻件投影面积达4m2。另外,发明耐磨焊接工具与组织/性能和残余应力综合优化方法,突破2-20mm板长距离焊接,焊接强度最高可达100%。产品广泛用于祝融、嫦娥、空间站、北斗、高分、龙舟等重大型号,助力高分辨观测、载人/探月、大型反应堆等核心装备研制,相关技术多次被鉴定为“国际领先”。项目近三年支撑产品销售8500余万元,为用户单位创造经济效益7.3亿元。带动省内多家企业形成铝基复合材料制备与加工的产业链,助力企业产品优化升级,并联合省内装备制造企业协同创新。所支撑的型号社会效益显著,为打造“辽宁制造”名片提供重要支撑。

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