点赞，这份成绩单很亮眼
服务科技自立自强
持续彰显创新合力
砥砺前行攀高峰
勤学深研向未来
近日，东北大学多位教师和团队在多个领域取得重要学术成果和学术进展，充分彰显了东大师生与国家发展和民族复兴同向同行，服务国家战略需求和区域经济社会发展的责任担当。
✦✦
1
东北大学冶金学院“高性能耐候桥梁钢关键技术开发及应用”项目成果整体达到国际先进水平
|
✦✦
2
东北大学材料学院在镁合金孪晶界面结构解析方面取得重要进展
✦✦
3
东北大学理学院：空间引力波天文台太极与LISA组网观测或可实现精确宇宙学测量
|
✦✦
4
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室师生在国际著名期刊Science子刊Science Advances上发表论文
✦✦
5
东北大学资土学院在洋中脊热液区金属硫化物研究方面取得重要进展
|
✦✦
6
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室成功研发“冷—温变形中试实验轧机”
✦✦
7
东北大学机械学院在污水处理领域取得新进展
|
★
东北大学冶金学院“高性能耐候桥梁钢关键技术开发及应用”项目成果整体达到国际先进水平
近日，由中国金属学会组织，湖南华菱湘潭钢铁有限公司、东北大学冶金学院朱苗勇教授团队合作完成的“高性能耐候桥梁钢关键技术开发及应用”项目科技成果评价会采用线下与线上相结合的方式在北京举行。评价委员会审阅了评价材料，听取了汇报。经论证，与会专家一致认为该项技术成果整体达到了国际先进水平，其中耐候桥梁钢板的厚规格、高平直度制造技术达到国际领先水平。该成果获得授权发明专利20项、发表论文42篇、参与修订国家标准1项，Q345qNH~ Q500qNH系列耐候桥梁钢板在大连普湾跨海大桥、福建洪塘大桥等重大桥梁工程中得到应用，供货量达到24万吨。Q690qDNH系列耐候桥梁钢板也具备了供货能力。
据悉，随着我国经济的快速发展，跨江、跨海、跨山等桥梁建设的需求日益增加。从轻量化设计、安全可靠性、低维护成本及使用寿命等方面考虑，具有高强韧、低屈强比、易焊接、抗断裂以及耐大气腐蚀的高性能耐候桥梁钢已成为当今桥梁结构用钢的主要发展方向。
近十年来，湖南华菱湘潭钢铁有限公司与东北大学长期系统地开展高性能耐候桥梁钢的研究攻关，在耐候桥梁钢中Ni、Cr、Mo、Ca等合金元素的耐腐蚀机理、连铸坯生产及轧制与热处理过程组织及性能调控工艺、表面氧化铁皮控制技术和高精度板形控制技术等方面取得重要成果，成功开发出Q345qNH~Q690qNH系列耐候桥梁钢板，解决了工业海洋大气环境下耐腐蚀性不足、抗断裂性能低、板形不良等难题，为我国桥梁工程作出了重要贡献。
东北大学材料学院在镁合金孪晶界面结构解析方面取得重要进展
近日，东北大学材料学院在镁合金孪晶界面结构解析方面取得重要进展，相关研究成果以“Twin Boundary Superstructures Assembled by Periodic Segregation of Solute Atoms”为题发表在Nano Letters(Nano Lett. 2021, 21, 9642-9650)。该研究利用球差校正的透射电镜在Mg-Nd和Mg-Mn-Nd合金中发现了一类由多层溶质原子周期性、非连续地偏聚形成的新型二维有序孪晶界超结构，并结合第一性原理计算揭示了溶质原子在这些共格孪晶界面偏聚的形成机理。
孪生是密排六方金属常见的变形机制，而溶质/杂质原子在孪晶界面的偏聚对合金的性能起到至关重要的作用，包括合金的热稳定性、界面迁移率以及强度等。由于孪晶界具有很低的界面自由能，溶质/杂质在共格孪晶界面的偏聚一直以来被认为是不可能，直至2013年莫纳什大学的聂剑锋教授首次在镁合金中发现溶质原子在孪晶界面的单层周期性偏聚（Science, 2013, 340, 957-960）。在过去的近十年时间里，人们相继在数十种镁合金体系中发现了溶质原子的孪晶界单层偏聚现象。目前人们普遍接受的观点是，共格孪晶界上存在周期性交替分布的压应变点和张应变点，在界面能最小化的驱动下，原子半径比Mg大的溶质总是连续的占据孪晶界的张应变点，而原子半径比Mg小的溶质则连续地偏聚在孪晶界的压应变点，形成一层由溶质原子有序占据镁原子位点的单原子层。这与上世纪60年度提出的经典McLean偏析理论是一致的，即溶质/杂质原子在界面上的偏析是单层或亚单层的物理偏聚，界面原子之间不存在任何的相互作用，也没有结构相变。
在Mg-Nd二元和Mg-Nd-Mn三元体系中（Nd原子半径大于Mg， Mn原子半径小于Mg），谢红波等人利用球差校正的HAADF-STEM技术首次发现了Nd、Nd/Mn溶质原子在镁合金压缩孪晶界有序、非连续地偏聚形成单层、三层或五层的二维超结构（如图1所示）。在三层偏聚模式中，溶质原子在孪晶界上（中间层）的偏聚是非连续的，即并非所有的张应变点都被Nd原子占据；而在五层偏聚模式中，大原子半径的Nd原子甚至占据了孪晶界上（中间层）的压应变点。这些均表明溶质原子在界面的偏聚并非由简单的体积应变因素决定的，还应考虑界面原子之间的相互作用以及化学成健等因素。
结合第一性原理计算，进一步阐明了Nd原子占据孪晶界的张应变点可以有效减小孪晶界的应变；但原子半径较小的Mn原子占据压应变点并不会造成合金界面应变的降低，而是更倾向于取代富Nd原子柱的部分位点，从而降低富Nd原子柱沿α轴方向的应变。
由于孪晶界是材料中重要的界面缺陷，该发现刷新了人们对溶质原子在孪晶界面偏聚行为的理解，丰富了界面偏聚理论，为通过孪晶界偏聚提升合金的力学性能和高温稳定性提供了新思路。
该论文的第一作者为东北大学材料学院青年教师谢红波博士，通讯作者为潘虎成副教授。2021年初，谢红波博士在镁合金的线性倾转晶界上已发现了4种周期性的非对称有序偏聚，完全突破了界面偏聚的Mclean理论认知（Nano Lett. 2021, 21, 2870-2875. 论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c05008）。该研究得到了国家自然科学基金（基金号：52101129，51971053和51701211）和中央高校基本科研业务费（No. N2002018）的支持。特别感谢东北大学分析测试中心在球差电镜表征方面提供的帮助。
东北大学理学院：空间引力波天文台太极与LISA组网观测或可实现精确宇宙学测量
近日，《中国科学：物理学 力学 天文学》英文版(SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, SCPMA)2022年第1期以封面文章形式刊载东北大学张鑫教授团队成果，文章题为“Forecast for cosmological parameter estimation with gravitational-wave standard sirens from the LISA-Taiji network”，同期出版了中国科学院理论物理研究所郭宗宽研究员撰写的点评文章。研究成果报道了基于LISA-太极网络来开展标准汽笛宇宙学的研究，发现其标准汽笛观测可实现哈勃常数的精确测量，而且联合宇宙微波背景观测即可将暗能量状态方程限制至约4%的精度。
图：空间引力波探测器被提出用于探测频率范围主要处于毫赫兹频段的低频引力波。太极和LISA是两个太阳轨道的引力波天文台，它们都是用三颗卫星组成的激光干涉仪，臂长在三百万公里量级。如果把太极和LISA组成探测网络，则可以极大地提高对引力波源的定位能力。对于大质量双黑洞并合事件，空间探测网络的强大定位能力有利于提高信噪比，并找到更多的电磁对应体。封面图显示了太极和LISA组成的探测网络正在探测大质量双黑洞并合产生的引力波。
2015年，LIGO科学合作组利用激光干涉仪作为引力波探测器探测到了首例引力波事件，标志着引力波天文学时代的到来。目前，中国已经提出了两个空间引力波探测计划――太极计划和天琴计划。太极计划预计将在2030年前后发射由3颗绕日轨道卫星组成的等边三角形构型的激光干涉仪，臂长300万公里，对毫赫兹频段的引力波进行直接探测。天琴计划将在地球轨道上部署三颗卫星，构成臂长约为17万公里的三角形构型激光干涉仪。此外，欧洲的LISA计划将发射与太极计划构型相似的激光干涉仪，其臂长为250万公里。
空间引力波探测计划不仅能够在检验广义相对论、理解星系和黑洞的形成与演化历史等方面发挥重要作用，同时也将为探索暗能量的本质和宇宙加速膨胀的物理以及精确测量宇宙学参数提供重要帮助。
图：LISA-太极网络构型的示意图。【图片来源：W. H. Ruan, etal., Nature Astronomy 4, 108 (2020)】
近年来，如何利用亮汽笛观测来实现精确宇宙学，成为引力波宇宙学中备受关注的话题。根据预测，LISA和太极的亮汽笛观测均能将哈勃常数（哈勃常数刻画了宇宙当前的膨胀速率，宇宙中的所有绝对尺度都跟它相关）限制到约4%的精度。最近一项国内科学家的重要研究指出，如果LISA和太极组成探测网络，那么对波源的定位精度将获得极大的提高。
东北大学张鑫教授团队详细研究了LISA-太极网络对引力波源的定位能力，基于大质量黑洞的演化模型模拟了并合过程中可能产生的电磁信号，通过与射电望远镜SKA和光学望远镜ELT的探测阈值进行比较，模拟产生出亮汽笛的引力波-电磁波联合观测数据。
详细的分析表明，LISA-太极引力波探测网络不仅能使亮汽笛的探测数目翻倍，也能探测到更高红移的亮汽笛事件，同时还能提升光度距离的测量精度。宇宙学参数估计的结果表明，LISA-太极网络相较于单独的太极计划，可以显著提升宇宙学参数的测量精度。对于暗能量状态方程的测量，利用LISA-太极网络的亮汽笛观测可以有效打破宇宙微波背景观测的参数简并，从而使暗能量状态方程的限制精度达到约4%，足以媲美当前最主流的观测所能达到的水平。
该项研究揭示了空间引力波天文台组网观测在宇宙学研究中的潜在应用价值。未来由太极、天琴、LISA所组成的空间引力波探测网络必将在宇宙学参数精确测量方面发挥重要作用，从而帮助我们破解宇宙学重大难题，理解暗能量的本质属性。
图：LISA-太极网络可极大地提高对引力波源（大质量黑洞并合）的天空定位能力，位形角为40度的情况即可有效帮助我们快速而准确地定位引力波源。由于探测信噪比和定位精度的大幅度提高，我们就可以找到更多的电磁对应体。模拟显示，相较于单独的太极天文台，组网观测可使找到的电磁对应体数目几乎翻一番。信噪比的提高还使得我们可以获得更高红移的亮汽笛数据，而且光度距离的测量精度也得到很大的提升。很显然，对于限制宇宙学参数，利用探测网络的数据比单独用太极的数据限制得紧多了。利用LISA-太极网络的亮汽笛观测，可使哈勃常数的测量精度接近1%的水平（在标准宇宙学模型的情况下）。对于暗能量状态方程的测量，利用LISA-太极网络的亮汽笛观测可以有效打破宇宙微波背景观测的参数简并，从而使暗能量状态方程的限制精度达到约4%，足以媲美当前最主流的观测所能达到的水平。
链接：《中国科学:物理学 力学 天文学》(中文版)和SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy (SCPMA,英文版)是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性学术刊物，均为月刊。英文版SCPMA被SCI、EI、ADS等数据库收录。中文版被ESCI、Scopus、《中文核心期刊要目总览》《中国科学引文数据库》等收录,以出版热点专题和专辑为主。中英文为两本完全独立的刊物。
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室师生在国际著名期刊Science子刊Science Advances上发表论文
近日，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室师生在国际著名期刊Science子刊Science Advances上发表题为《UniSteel—革命性的钢车身制造概念》的论文。论文第一作者为通用汽车中国科学研究院高级研究员、东北大学客座教授卢琦博士；南京理工大学赖庆全副教授为共同第一作者；通讯作者为通用汽车中国科学研究院院长王建锋，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室教授徐伟，轧制技术及连轧自动化国家重点实验室特聘教授、香港大学黄明欣教授。论文的作者还包括育材堂（苏州）材料科技有限公司熊小川博士和轧制技术及连轧自动化国家重点实验室易红亮教授，以及徐伟教授课题组的两位东北大学博士研究生柴志松和魏晓蓼。该论文提出了以单一钢铁合金成分取代已有繁多的汽车钢种成分，即UniSteel概念。
UniSteel概念体现了一种崭新的技术路径，巧妙的成分设计和传统物理冶金百年知识的累积，完美地实现了“成分”和“性能”之间的“1和N”映射关系。UniSteel可以灵活通过热处理获得性能优异的各种衍生钢种，解决了现今多钢种车身制造的大多数系统性的问题，有望革新全球汽车行业的车身制造模式，通过钢种的“素化”来降低钢质白车身设计、采购、生产和制造等各个环节的复杂性，在车身轻量化的同时大幅度降低车身用钢的碳排放，从而助力汽车行业早日实现碳中和。
图：UniSteel 概念成为钢质白车身制造的可行材料解决方案所需要满足的要求
目前，UniSteel已经成功在中、美两国的四个钢厂分别进行了百吨级工业规模试验，采用现有的汽车钢生产工艺制造了若干厚度的热轧和冷轧卷，累计试生产规模接近千吨。其中，有两家钢厂采用的是基于电炉炼钢的短流程钢铁生产工艺，使用了大概50%左右的废钢，从而大幅度地降低了吨钢的碳排放。
据悉，研究人员借鉴了若干目前主要先进高强钢的设计理念，选择低成本的碳 (C)、锰 (Mn)、硅 (Si) 和铬 (Cr) 作为主要合金元素，使用铌 (Nb) 作为微合金元素添加。通过成熟的热处理工艺，灵活组合了铁素体、马氏体、奥氏体和纳米碳化物等物相，从而得了Unisteel衍生的HSLA、DP、Q&P和PHS钢种对应的显微组织。
图：Unisteel衍生的HSLA、DP、Q&P和PHS钢种的显微组织
通过合理地利用析出强化、固溶强化、细晶强化、相变强化以及残余奥氏体相变增塑等机理，UniSteel的所有衍生钢种都获得了优异的机械性能；其抗拉强度范围为 600 MPa 至 1680 MPa，相对应的断裂延伸率范围为 25% 至 9%，表明UniSteel可以获得比较宽广的机械性能范围。在相同强度水平下，UniSteel的HSLA、DP 和 PHS衍生钢种的延伸率均高于其对应的同类商业化产品。此外，以 UniSteel 的 PHS钢种为例，在生产线上通过常规热冲压工艺试制了前保险杠防撞梁，其抗侵入性能优于目前商用的热成形钢产品22MnB5，并且该热成形钢的可焊性也得到了初步验证。通过巧妙设计UniSteel的合金成分，单一成分的钢种可以通过已有的成熟生产工艺获得不同的显微组织，从而提供比现有钢种更加优异的机械性能，实现钢质白车身的轻量化。
图：(a) 使用 UniSteel衍生的 HSLA、DP、Q&P 和 PHS 的白车身设计；(b) UniSteel衍生钢种的拉伸性能；(c) UniSteel衍生钢种和一些现有商业钢种的抗拉强度和延伸率的比较。
东北大学资土学院在洋中脊热液区金属硫化物研究方面取得重要进展
近日，东北大学资源与土木工程学院地质系黄菲教授带领科研团队分别在大西洋中脊Logatchev热液区沉积物中草莓状黄铁矿的形态与结构演化研究和南大西洋中脊德音热液区矿物微量元素及成矿过程研究方面取得重要进展，研究成果以Morphology of framboidal pyrite and its textural evolution: Evidence from the Logatchev area, Mid-Atlantic Ridge和Distribution of trace elements in sulfides from Deyin hydrothermal field, Mid-Atlantic Ridge-Implications for its mineralizing processes为题发表于国际学术期刊Ore Geology Reviews。
该研究成果以东北大学资源与土木工程学院为第一单位，黄菲教授为通讯作者，博士研究生刘开君、任亚群分别为两篇论文的第一作者。Ore Geology Reviews是国际矿床成因协会（International Association on the Genesis of Ore Deposits，简称IAGOD）主办期刊，是国际公认的三大矿床学主流权威期刊之一（JCR Q1区），主要报道矿床学、岩石学、成矿作用等方面的重要研究成果。
近年来，黄菲教授带领团队，相继围绕中印度洋脊Edmond、Kairei，大西洋脊Logatchev和由我国发现并命名的德音、采蘩等多个热液区开展海底硫化物成因研究，发现一批Fe-S、Cu-S、Fe-O系列矿物和硫酸盐类等次生作用产物，及许多极有科学意义的多金属硫化物。团队关于洋中脊热液区金属硫化物的成因研究为海底热液区的成矿模式建立和勘探提供了矿物学依据，标志着东北大学资土学院地质系在深海硫化物成因领域研究已经进入国际先进水平。相关工作获得国家自然科学基金（41272062）、海洋地质国家重点实验室开放基金（MGK1403）等联合资助。
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室成功研发“冷—温变形中试实验轧机”
近日，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）研制的“冷—温变形中试实验轧机”在沈阳市通过考核验收，并出口日本冶金工业株式会社。
验收会由中日双方技术人员组成的专家组以视频会议的方式进行，会议由中方代表、东北大学钢铁共性技术协同创新中心首席专家李建平教授主持。李建平首先对项目进程、设备组成、主要功能、测试材料和考核指标等进行了详细介绍，中日双方验收专家对实验机进行了全面技术考核。经过冷轧测试和高负载温变形轧制等多项指标考核认定，实验机的综合性能指标达到合同要求。日方专家对高强度不锈钢、高磁感硅钢等难变形材料的冷—温变形轧制能力和新材料研发示范作用以及优异的装备制造质量表示高度认可，并一致认为项目验收通过。
中试是连接实验室科学研究与成果产业化的重要环节。RAL国家重点实验室研发的实验机是集冷—温成形工艺、材料变形和数学模型的集成化创新技术。实验机具有利用电加热方法对单片带钢实施带张力恒温和等温轧制的独特功能，在难变形金属和高磁感硅钢等脆性带钢的轧制工艺中具有重要作用，解决了难变形金属材料的薄带材轧制难题，为轧制装备研制、新型金属材料开发提供了有效的研究手段和科技创新空间。
近年来，RAL国家重点实验室中试研发团队立足中试科研仪器开发和轧制工艺装备技术创新，在高端材料制备技术难点上寻求突破，针对超高强钢、高硅钢、新型钛合金和铜铁合金等多种脆性金属在常温环境下难以轧制变形等技术难题开展科技攻关，开发出“轧制变形+温度时效热处理”恒温、等温轧制新技术。通过动态应变时效DSA（Dynamic strain ageing）的变形机制理论研究，强化恒温下的剪切变形作用，有效解决了多种脆性金属加工性差、边裂严重、成材率低等技术难题，实现脆性材料在温变形过程中的组织性能控制。
RAL国家重点实验室积极与国际先进钢铁企业合作，中试实验装备研发与应用持续向国际化拓展。日本冶金工业株式会社（NYK）经过技术咨询和国际采购，最终选定购买RAL国家重点实验室自主研发的冷—温变形中试实验轧机，并与东北大学签订技术合同。这是RAL国家重点实验室不断研发推出新型中试实验装备以满足国内外钢铁企业科技研发需要的重要成果，也是东北大学近年来最大的技术装备出口项目。实验室充分发挥科技研发和人才优势，研发出系列化的轧制技术中试实验装备，以满足钢铁企业和科研院所科学研究的需求，同时积极拓展与国外先进钢铁企业的多学科跨界合作，围绕高端金属新材料制备关键共性技术，与国际同行积极开展学术交流和国际合作，开展战略性、颠覆性、前沿性技术研究，在国家急需的高端原创性中试科研仪器装备技术研发方面获得重要突破。
东北大学机械学院在污水处理领域取得新进展
近日，东北大学机械工程与自动化学院过程装备与环境工程研究所朱彤教授团队在污水处理领域取得新进展，相关成果以《Simultaneous shortcut nitrification anddenitrification in a hybrid membrane aerated biofilms reactor (H-MBfR) fornitrogen removal from low COD/N wastewater》为题发表于期刊《Water Research》上。东北大学为该论文第一完成单位、博士研究生常铭东为第一作者，朱彤教授与王有昭副教授为共同通讯作者。
该研究将同步短程硝化反硝化工艺与膜曝气技术相耦合，设计开发了复合式膜曝气生物膜反应系统（H-MBfR），用于解决我国污水碳氮比不足导致的处理成本增高问题。新型系统在高效处理水体污染物的同时，提升了膜组件的抗污染能力，从而延长系统使用寿命，并降低了污水处理的运行能耗，为污水脱氮处理提供了新的思路，有利于环保领域碳减排的实现。
朱彤教授团队一直致力于环保装备与工程领域的研究，围绕污水处理、有机固废处理及环境修复等方向进行重点攻关，数十项研究成果相继发表在《Water Research》《Chemical Engineering Journal》《Journal of Hazardous Materials》《Bioresource Technology》《Journal of Cleaner Production》《Journal of Colloid and Interface Science》《Science of the total environment》等环境领域的高水平期刊上。
据悉，《Water Research》期刊为国际水环境生态领域顶级期刊，同时属于自然指数期刊（Nature Index 1.0）。自然指数 (Nature Index)是统计各高校和科研院所在国际上最具影响力的82种学术期刊上发表论文数量的数据库，是科研水平及综合实力评估与排名的重要指标之一。
奋勇续写辉煌
深耕细作
驰而不息
东大人，永远在路上！
来源 | 东北大学新闻网
编辑 | 史亚飞
责编 | 赵春时 杨明
✬如果你喜欢这篇文章，欢迎点赞并分享到朋友圈✬
投稿&加入我们 neuxcbtg@163.com
往期回顾
6大项目！东大博士后国际交流计划邀您参加！
分享
点赞
在看