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项目负责人： 黄虎
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项目执行期：
依托单位：
项目批准号：
项目简介：
非晶合金由于具有优异的力学、物理和化学性能，是非常有潜力的新型材料。然而，大多数非晶合金拉伸塑性低，常呈脆性断裂，限制了其作为结构材料的应用。另一方面，高硬度、耐磨性和耐蚀性等特性为非晶合金作为表面功能材料的应用提供了基础。在非晶合金表面制备微/纳米结构以及进一步提高其表面硬度，将丰富其表面功能应用。为此，本项目通过研究纳秒激光—非晶合金交互作用过程中出现的新现象、新效应与新机制，发展了非晶合金表面大面积微/纳米结构高效创成新方法，以及非晶合金表面力学、物理特性调控新方法。项目研究成果有助于增强对激光—材料之间复杂物理交互过程与机制的理解，同时对推动非晶合金材料的表面功能应用具有实际意义。
主要研究进展及创新点：
本项目从非晶合金材料功能应用与功能拓展的实际需求出发，探究了纳秒激光—非晶合金材料交互过程、机制以及对材料表面的力学、物理特性影响等基础问题，在非晶合金表面功能微/纳米结构创成、表面力学性能调控等方面均取得了研究进展，主要创新点如下： (1) 阐明了纳秒激光辐照诱导锆基非晶合金表面几种典型微/纳米结构的形成过程与机理，对应发展了多种非晶合金表面大面积微/纳米结构高效、可控创成新方法，实现了其表面亲/输水性能调控。 (2) 揭示了纳秒激光辐照本身对非晶合金表面的软化作用与机理，并进一步研究获取了纳秒激光辐照与氮化相引入对其表面力学性能的耦合影响与作用机制。基于此，发展了非晶合金表面硬化强化新方法，已实现锆基非晶合金表面硬度提升200%。 (3) 提出了预压痕耦合抛光制备非晶合金表面微/纳米结构的新方法，发现了纳秒激光辐照可诱导非晶碳表面产生规则分层微/纳米结构的现象，丰富了非晶态材料表面微/纳米结构的创成方法。
图1 纳秒激光线辐照诱导非晶合金表面产生十字交叉微/纳米结构
图2 纳秒激光点辐照诱导非晶合金表面产生凹—凸—凹结构转变
图3 纳秒激光线辐照诱导非晶合金表面产生类“树叶”状微结构
图4 纳秒激光点辐照诱导非晶碳表面产生规则分层微/纳米结构
图5 预压痕耦合抛光制备非晶合金表面微/纳米结构
图6 非晶合金表面纳秒激光氮化硬化
项目取得的主要研究成果：
以本项目为第一资助标注在Journal of Manufacturing Processes、Precision Engineering、Surface and Coatings Technology、Applied Surface Science等期刊发表SCI论文16篇；在Springer Nature出版社出版的书籍《Micro and Nano Fabrication Technology》中撰写书籍章节“Laser patterning of metallic glass”1章；申请国家发明专利9项(已授权5项)；在国际/国内学术会议做邀请报告3次；培养博土生4名，硕士生6名，本科生6名，其中1人获吉林大学十佳大学生，1人获吉林大学十佳大学生提名，1人获吉林省双创之星；项目负责人入选中国科协“青年人才托举工程”项目（依托中国机械工程学会申报）和中组部第十五批海外高层次人才引进计划青年项目。
团队介绍：
项目负责人所在的团队为吉林大学材料服役性能测试技术与智能装备团队，团队负责人为国家杰出青年科学基金获得者赵宏伟教授。本团队是数控装备可靠性教育部重点实验室重点建设团队之一，同时也是吉林大学机械与仿生工程一流学科群、机械工程一级学科国家重点学科和机械电子工程国防特色学科的优势与特色建设团队之一。项目负责人为吉林大学机械与航空航天工程学院教授、博导，先后入选中国科协“青年人才托举工程”项目和中组部海外高层次人才引进计划青年项目，是中国机械工程学会高级会员、国际仿生工程学会会员、日本精密工学会正会员、IEEE会员，是第六届中国青年科技工作者协会制造与工程科学专业委员会理事和海外学人专门委员会理事。长期从事材料微观力学性能测试、材料表面改性与功能化等方面的多学科交叉研究，获部省级技术发明一等奖2项(排名3)、上银优博铜奖、JSPS外国人特别研究员奖、“长白青年科技奖”特优奖等奖励。
编辑：姚 辉 校对：金 程
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