国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)根据《国家自然科学基金“十三五”发展规划》优先发展领域和委党组战略部署,在深入研讨和广泛征求科学家意见的基础上,日前发布“十三五”第二批39个重大项目指南,申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。申请报送日期为2017年8月14日至18日16时。
重大项目面向科学前沿和国家经济、社会、科技发展及国家安全的重大需求中的重大科学问题,超前部署,开展多学科交叉研究和综合性研究,充分发挥支撑与引领作用,提升我国基础研究源头创新能力。
重大项目申请人应当具备以下条件:1.具有承担基础研究课题的经历;2.具有高级专业技术职务(职称)。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的科学技术人员均不得作为申请人(即项目主持人和课题负责人)进行申请。
本文选编了两个有可能在非晶合金材料领域相关重大项目指南:
1、“无序合金的塑性流动与强韧化机理”重大项目指南
先进高强韧金属材料的匮乏制约了我国国防、航空航天、先进交通、能源等国家重大安全战略和国民经济核心领域的创新发展。这一突出矛盾源于金属材料的强度和韧/塑性存在固有的倒置关系,因此亟需寻找新的金属强韧化途径。近年来,若干先进高强韧金属材料的涌现引起了国内外的广泛关注,其中最具代表性的是拓扑无序的非晶合金和化学无序的高熵合金。由于内蕴拓扑/化学无序,在外载作用下这两类合金中非平衡无序结构呈现跨时空尺度涌现与演化,导致其塑性流动呈现复杂多样性,颠覆了基于位错运动的经典塑性机制。因此,探究基于无序时空演化的塑性流动机理,为破解金属材料强度和韧/塑性这一天然的倒置关系提供了一条新的途径,将极大地促进无序合金作为新一代高速动能武器材料、未来核能与空间防护材料等重大工程应用。为此,本项目通过对无序合金的微观塑性事件的物理起源、宏观塑性本构理论与流动不稳定的力学机制、强韧性结构起源等开展研究,从源头机制上通过拓扑/化学无序调控实现金属材料强韧化。
一、科学目标
针对非晶合金和高熵合金两类典型无序合金材料,围绕“无序-塑性-强韧化”这一核心主线,从力学、物理和材料多学科交叉融合的角度开展系统深入的研究,揭示在拓扑/化学无序合金系统中塑性流动基本事件的物理起源及其跨时空尺度的演化动力学规律;发展计及无序时空演化效应的无序合金非平衡塑性流动本构理论与变形局部化剪切带理论,澄清流动不稳定机理;阐明无序合金强韧化的结构起源和力学机制,实现基于无序时空调控的高强韧无序合金材料设计与研发。本研究将丰富和发展金属塑性理论,为金属材料强韧化研究提供新思路、新理论和新方法,显著提升我国固体力学与材料物理交叉领域的创新能力,形成一支在无序合金塑性流动和强韧化方面具有国际一流水平的研究队伍。
二、研究内容
(一)无序合金的微观流动事件及其时空演化动力学。
通过深度解析无序合金在不同时间和空间尺度下的流变规律和现象,揭示其在外部力场作用下发生塑性流动的微观基本事件的结构起源、能量特征及分布规律;进而结合时间/频率和空间/波矢两个维度,研究微观流动事件在无序系统中的涌现机制、时空演化动力学规律和相互作用图像,以及与材料宏观力学性能的关系。
(二)无序合金的塑性本构理论与流动不稳定机制。
基于微观流动事件的时空演化规律,构筑无序合金的塑性事件激活自由能图谱,建立计及无序时空演化效应的无序合金非平衡塑性流动本构理论与变形局部化剪切带理论;发展时空多尺度的实验技术和模拟方法,阐明塑性流动不稳定、动态剪切敏感性的结构起源与力学机制。
(三)无序合金强韧化的结构起源与结构-力学性能关联。
通过发展原位加载多尺度表征技术,揭示无序合金在形变、相变过程中微观结构的动态响应行为规律和耦合机制;澄清无序合金强度、塑性和韧性的结构起源,建立其工艺-本征结构-力学性能关联;提出基于无序时空结构调控的强韧化途径,建立一个以拓扑无序-化学无序-强韧性三位一体的统一强韧化理论,开发新型高强韧无序合金及其复合材料。
三、申请注意事项
(一)申请书的附注说明选择“无序合金的塑性流动与强韧化机理”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)。
(二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。
(三)本项目由数理科学部负责受理。
2、“基于薄带连铸亚快速凝固的非平衡相变与组织一体化调控”重大项目指南
金属基础材料的规模化绿色制造技术及性能的换代提升是其服务于社会绿色、创新发展的主要途径。薄带连铸技术具有短流程、绿色环保和特定凝固组织的巨大优势,为工业化规模制备宽幅、均质、低成本、易于进一步加工的高性能合金带材提供了可行的手段。
薄带连铸亚快速非平衡凝固组织对后续的组织演变以及最终的组织及性能产生重大的影响。结合薄带连铸短流程的工艺特点,研究亚快速非平衡凝固组织与紧密衔接的后续固态相变过程的关联,非平衡相变热力学和动力学的协同关系,面向宏观性能最优化的材料组织设计与调控,是薄带连铸技术进一步发展的重要理论支撑,也对金属材料研究具有普遍的科学意义。
一、科学目标
以铝合金为主要研究对象,围绕基于薄带连铸轻合金亚快速凝固的非平衡相变与组织一体化调控的重大科学需求,解析薄带连铸短流程工艺下凝固-变形-相变的关联及组织的遗传性演化规律,明确目标组织强韧化与服役性能最优化调控机理,获得材料组织及性能最优化的一体化调控理论基础,推动薄带连铸工艺相关理论的发展,从而实现以铝合金为主的轻合金材料的靶向式设计及综合性能明显提升。
二、研究内容
(一)基于薄带连铸的全(短)流程一体化设计与制造基础。
研究薄带连铸过程的装备及制造基础,阐明亚快速凝固组织特征及其调控的工艺基础,明确凝固组织的变形特性、后续相变特性及组织调控方法;以非平衡凝固组织为基础,建立全(短)流程组织调控与工艺的耦合设计方法,实现装备、工艺与材料的一体化设计。
(二)薄带连铸熔体结构、亚快速凝固行为与过饱和固溶组织调控。
研究薄带连铸熔体结构、亚快速凝固行为与组织演化,揭示合金熔体性质对晶体生长及第二相析出的影响规律,建立热-力耦合作用下亚快速凝固过程的过饱和固溶组织形成与演化机制及溶质分布调控方法,揭示薄带连铸非平衡相变中高均匀性细晶组织的形成条件与调控机制。
(三)基于热/动力学相关性的非平衡相变组织预测。
研究薄带连铸涉及合金的液-固相变路径,建立耦合非平衡凝固效应的多尺度组织预测框架,确定达到目标组织(性能)的工艺参数,揭示凝固微观组织、力学性能与工艺涉及相变的热力学驱动力、动力学能垒的理论关联。
(四)材料强韧化与服役性能最优化调控微观组织状态。
研究薄带连铸全(短)流程工艺下材料组织的多尺度结构特征,通过阐明材料强韧化机理与服役性能最优判据及其断裂特性,建立工艺-组织-性能关联,并基于性能最优化提出微观组织设计与控制原则。
三、申请注意事项
(一)申请书的附注说明选择“基于薄带连铸亚快速凝固的非平衡相变与组织一体化调控”,申请代码1选择E01(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)。
(二)申请人申请的直接费用预算不得超过1600万元/项(含1600万元/项)。
(三)本项目由工程与材料科学部负责受理。