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徐惠彬

来源: 本站原创 日期:2012-08-30 加入收藏

\  徐惠彬,功能材料科学家,北京航空航天大学常务副校长,教授,博士生导师,中国工程院院士。1959年7月6日,出生于吉林省大安市。1982年于阜新矿业学院(现辽宁工程技术大学)金属材料与热处理本科毕业,1985年公派赴德国留学,1987年获硕士学位,1992年获德国柏林工业大学博士学位,1992~1993年德国慕尼黑工业大学博士后。1993年回国到北京航空航天大学工作,历任北航材料科学与工程系系主任、材料科学与工程学院院长,北京航空航天大学副校长;现任北京航空航天大学党委常委、常务副校长。1994年获首届国家杰出青年基金,1995年被教育部和人事部授予全国优秀教师称号,1999年入选国家“百千万人才工程”,2000年入选教育部长江学者特聘教授。担任总装备部先进材料技术专业组成员、国务院学位委员会材料科学与工程评议组成员、国防973首席科学家、国家自然科学基金委员会工程与材料学部咨询委员会委员、中国航空学会材料工程专业委员会副主任, 中国材料研究学会常务理事等学术团体职务。2011年12月,当选中国工程院院士(化工、冶金与材料工程学部)。
  徐惠彬教授长期从事材料相变的基础研究及其在特种功能材料中的应用研究和人才培养。在柏林工业大学攻读博士学位期间,从事形状记忆合金的单晶生长与马氏体相变研究。在慕尼黑工业大学博士后期间,从事热障涂层氧化锆中马氏体相变规律及其对服役寿命影响研究。
  1993年到北航后,结合国防装备需求,从事新型形状记忆合金、热障涂层和磁致伸缩材料等特种功能材料的科学研究、工程应用和人才培养。先后主持了20多个国家(国防)重点和重大项目,取得了重要创新成果,并在我国先进武器装备上获得应用。获国家技术发明奖一等奖和二等奖各1项、省部级科技一等奖4项(均为第一完成人)。申请发明专利116项,授权81项。
  发表SCI收录论文200余篇,其中影响因子大于3的国际期刊论文20余篇,被他人引用总次数超过1000次,单篇他引最高超过200次。培养硕士生和博士生各30余名,其中全国优秀博士论文获得者和提名奖获得者各1人。
  徐惠彬教授领导的科研团队中有教育部长江学者1名、国家杰出青年基金获得者2名、教育部新世纪人才4名,2008年获批“国防科技创新团队”,2010年获批国家自然基金委“创新研究群体”。
  学术成就:
  一、马氏体相变与新型形状记忆合金研究
  与Müller教授共同揭示了热弹性马氏体相变滞后本质,被同行称为“One Dimensional Müller-Xu Thermodynamic Theory of Ideal Pseudo?elasticity”(理想伪弹性Müller-Xu一维热力学理论)。报道了具有高度热循环稳定性的NiMnGa高温形状记忆合金新体系,获得迄今为止最大的6.2%高温形状记忆效应,热循环1000次(室温到350℃,即经过1000次马氏体相变与逆相变)后相变温度与形状记忆性能基本不变。并且,通过合金化的方法克服了NiMnGa合金系脆性大的缺陷,获得了高拉伸应变。
  在深入研究磁驱动形状记忆合金结构与马氏体相变特征、孪晶取向应力与成分和温度变化规律、马氏体变体与晶体生长之间关联性的基础上,成功研制出沿轴向成分与马氏体相变温度均匀的高品质NiMnGa磁驱动形状记忆合金单晶,获得了国际上最高的15%马氏体孪晶再取向应变,并在-112℃~17℃的宽温度范围内,均获得了6%以上大磁致应变。通过深入分析磁驱动形状记忆合金的相变温度和磁性转变温度的成分相关性,提出了在磁驱动形状记忆合金中实现热磁耦合相变的学术思路,引发了国际上关于这类材料大磁热效应的重要关注。自主研发了具有磁场诱发马氏体相变及多功能特性的NiCuMnGa新型磁[5]驱动形状记忆合金系。
  二、巨磁致伸缩材料研究
  巨磁致伸缩材料在航空航天高精度微位移控制和振动主动控制方面具有重要的应用前景。但是,国际上先进的Terfenol-D巨磁致伸缩材料无法满足空天大温差环境需要。徐惠彬深入研究巨磁致伸缩材料电子结构,通过材料成分设计和合金化,突破高活性易挥发多组元复杂体系晶体生长技术,成功研制出宽温域巨磁致伸缩材料,使用温度范围拓宽到-80℃~+100℃,与国际先进的Terfenol-D巨磁致伸缩材料相比,使用温度范围拓宽1倍以上,低温性能提高4倍,并获得应用。
  巨磁致伸缩材料稀土元素含量超过60%,其富稀土R相极其活跃,在海洋服役环境下极易腐蚀,造成材料失效。徐惠彬教授领导的团队通过大量基础研究,揭示了稀土巨磁致伸缩材料极易腐蚀的物理本质,通过大量合金化设计和实验,实现巡游电子局域化,并突破高取向度晶体取向生长技术和合金元素选择性分布控制技术两项关键技术,发明了耐腐蚀巨磁致伸缩材料,在磁致伸缩性能基本相当的情况下,耐腐蚀性能提高10倍,并获得应用。
  三、热障涂层研究
  由于先进航空发动机涡轮叶片的工作温度远高于叶片合金的使用极限,必须对叶片采取冷却和热障涂层措施,因此热障涂层技术是先进航空发动机的一项核心技术。徐惠彬教授负责了热障涂层材料、工艺、服役表征的研究,研发了满足先进发动机服役温度与隔热要求的陶瓷隔热材料和金属粘结层材料。传统热障涂层为双层结构,由陶瓷隔热层和金属中间层组成,陶瓷层与金属层界面处材料的热物理性能和机械性能不连续变化,引起涂层界面失稳,是限制热障涂层长期稳定工作的瓶颈。徐惠彬教授提出了一种新型梯度粘结层结构热障涂层(GBTBC),突破了等离子喷涂热障涂层和电子束物理气相沉积热障涂层关键技术,设计研制了叶片涂层服役模拟试验系统。该项成果已经在航空发动机上获得应用。
  随着先进航空发动机向着高推重比发展,发动机工作温度不断提高,目前使用YSZ热障涂层已经难以满足要求,新型热障涂层的研制成为目前该领域的研究热点,徐惠彬教授在新型铈酸(La2Ce2O7,LC)超高温热障涂层的研究方面取得了重要的突破。该材料在室温至1500℃温度区间无相变,热传导系数低,约为YSZ的1/3左右,是非常具有应用前景的热障涂层陶瓷层材料。北航在LC超高温热障涂层的材料与结构设计和涂层工艺等方面成功解决了多个难题:提出了在LC中掺杂Ta2O5等稀土氧化物,成功解决LC热膨胀系数在低温段突变的难题,LC在室温至1400℃温度区间,热膨胀系数呈线性变化;设计了LC/YSZ双陶瓷层热障涂层结构,解决了LC与金属粘结层界面化学稳定性问题,涂层的抗热冲击性能大幅度提高;提出了等离子喷涂制备具有垂直裂纹结构的LC涂层的制备方法,突破了EB-PVD制备LC热障涂层成分精确控制的关键技术,研制出了耐1300℃以上高温的新型超高温热障涂层LC,实现了1300℃级别超高温热障涂层在先进航空发动机上的应用。
 

 

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