教育和工作经历

2009.09-2014.07:  中国科学院大学

20014.07-2019.09: 中国科学院金属研究所 助理研究员

20019.09-2024.09: 中国科学院金属研究所 副研究员

20024.09-至今：   中国科学院金属研究所 项目研究员

◆合金凝固组织及性能调控
◆功够一体化铝合金研发及产业化

重要科研成果：

研究工作1：相分离合金凝固组织演变机理及组织调控

1)揭示了微合金化和电磁场对液-液相分离合金凝固组织演变及性能的影响机理，明确了微合金化元素以及电磁场参数的选取原则。

实验与模拟相结合，研究了微量表面活性元素和微合金化元素对液-液相分离合金凝固组织的影响，发现：适当的微量表面活性元素可有效地降低液-液相分离过程中两液相间的界面能，大幅度提高弥散相液滴的形核率，促使弥散型相分离合金凝固组织的形成；通过添加适当的微合金化元素，可以使合金在液-液相分离之前自熔体中原位内生大量纳/微米尺度的化合物颗粒，它们可作为弥散相液滴的异质核心，促进液滴形核、减小弥散相的尺寸，有利于相分离合金形成弥散型凝固组织，如图1所示。基于此，提出了用微合金化作用下的凝固技术制备弥散型液-液相分离合金复合材料的策略。

图1 微合金化处理对相分离合金凝固过程及组织的影响。(a)典型相分离合金相图，(b)常规凝固过程示意图，(c)微合金化处理下凝固过程示意图。有(d)、无(e)微合金化处理下Cu-Cr相分离合金凝固组织

    实验与模拟相结合，研究了电、磁场作用下相分离合金连续凝固过程组织演变机理，发现：电、磁场通过改变熔体对流和弥散相的形核行为来影响合金的凝固组织形成。一方面，电、磁场可以有效抑制熔体对流，促进凝固组织中弥散相粒子沿试样径向均匀分布；另一方面，电、磁场通过增大弥散相形核驱动力的方式，使弥散相形核率增大、尺寸减小，有利于形成弥散型相分离合金复合凝固组织。基于此，提出了用电磁场作用下的凝固技术制备弥散型和壳/核型液-液相分离合金复合材料的方法，并明确了电磁场参数的选取准则。

2)阐明了重力及微重力下液-液相分离合金凝固组织演变规律，在空间微重力条件下实现了对液-液相分离合金凝固过程及组织的有效调控。

在前期有关微合金化处理对液-液相分离合金凝固过程影响研究的基础上，设计优化了相分离合金成分及凝固工艺，先后利用天宫二号及中国空间站核心舱无容器实验装置开展了Al-Bi-Sn液-液相分离合金的定向凝固实验和Ti-Co-Gd液-液相分离合金的无容器悬浮凝固实验。获得了具有壳核结构或弥散型组织的液-液相分离合金复合材料，在空间微重力条件下实现了对相分离合金凝固过程及组织的有效调控；阐明了液-液相分离合金凝固组织演变规律及重力的影响机理(图2)。结果表明：地面悬浮无容器凝固条件下重力引起的熔体对流不仅导致第二相液滴形核率、平均尺寸和数量密度沿合金样品的非均匀分布，也将加剧液滴间的碰撞凝并，促进偏析型组织的形成；空间微重力条件下悬浮无容器凝固过程中熔体对流、液滴的空间迁移和液滴间的碰撞凝并现象显著减弱，合金凝固过程主要由元素扩散和相间界面能控制，有利于弥散型组织或壳核结构的形成。研究结果对于优质、高性能原位自生复合材料的设计与制备具有重要实际意义。

图2 微重力(a,c)和重力(b,d)下Ti-35wt.%Co-15wt.%Gd液-液相分离合金凝固行为. (a,b)凝固组织,(c,d)凝固组织演变示意图

研究工作2：功构一体化(稀土)铝合金研发与生产

随着集成电路、交通运输以及电力、通讯等领域的快速发展，对于铝合金强度、塑性、耐蚀性以及导电/导热性能要求不断增加。然而，合金的上述性能往往难以同时兼顾。近年来，系统研究了不同稀土种类、稀土添加量以及添加工艺等对铝合金凝固、时效过程及组织、性能的影响，阐明了微量稀土对铝合金组织与性能的影响机制(图3)，发现：适当稀土添加能降低溶质元素在基体中的固溶度，从而提高合金的导电性能；添加适当稀土元素后稀土将富集于析出相表面形成富稀土元素层，从而阻碍析出相的选择性溶解，抑制合金局部腐蚀的萌生，大幅度提升合金的持久耐腐蚀性能；添加适当稀土元素能够细化基体晶粒、促使凝固及时效过程中第二相的析出，从而起到提高合金强度的作用；此外，适当稀土元素的添加能够在析出相的表面富集，阻碍析出相的择优生长，从而变质析出相，起到提升合金塑性的作用。基于此，提出了用稀土微合金化处理同时提高铝合金力学性能、导电性能和耐蚀性能的思路。在以上研究的基础上，研发了高强高导电稀土铝合金、高强耐蚀稀土铝合金、高导耐蚀稀土铝合金、高强高导热稀土铝合金等的制备技术，多种产品已得到工程化应用，其中稀土合金化高强耐蚀铝合金和高强高导电铝合金等已被应用于汽车天窗导轨、精密微通道冷凝管和新能源汽车电池熔断器等；稀土合金化高强高导电铝合金和高导耐蚀稀土铝合金已被制作为高压输电线路用金具。

图3 微量稀土La对Al-Fe合金组织及性能的影响

研究工作3：贵金属合金材料组织与性能控制技术研发及产业化

针对电子、通讯等领域用金、银基贵金属合金靶材、蒸镀材料、焊料等凝固时极易生成硬脆初生相，从而导致合金极脆、难以加工成型，上述材料长期以来依赖进口的现状。在有关合金凝固理论及组织调控的基础上，通过微合金化处理和凝固工艺优化消除了金锡、金锗、金银、银铝等合金中的初生硬脆相，大幅度提升了合金的塑性(见图4)，研发了多种高质量金、银基合金靶材、蒸镀材料、焊料等的制备技术并实现了工程化应用。

图4 优化前(a)和优化后(b)Au-Sn合金组织及室温压缩性能(c)

◆2023年，河南省科技进步一等奖；

◆2023年，国家电网有限公司科技进步二等奖。

近期发表论文

(1)Jiuzhou Zhao,Hao Sun,Lili Zhang,Hongxiang Jiang,Linjie Yang,Jie He. In-situ composite microstructure formation of immiscible alloy solidified in space,National Science Review,2023,10: nwac261 (通讯).

(2)Hongxiang Jiang,Yan Song,Lili Zhang,Jie He,Shixin Li,Jiuzhou Zhao. Efficient grain refinement of Al alloys induced by in-situ nanoparticles,Journal of Materials Science & Technology,2022,124: 14-25 (一作).

(3)Yanqiang Li,Hongxiang Jiang,Hao Sun,Lili Zhang,Jie He,Jiuzhou Zhao. Microstructure evolution of immiscible alloy solidified under the effect of composite electric and magnetic fields,Journal of Materials Science & Technology,2023,162: 247-259 (通讯).

(4)Hongxiang Jiang,Shixin Li,Qiuju Zheng,Lili Zhang,Jie He,Yan Song,Congkun Deng,Jiuzhou Zhao. Effect of minor lanthanum on the microstructures,tensile and electrical properties of Al-Fe alloys,Materials and Design,2020,195: 108991 (一作).

(5)Qiuju Zheng,Jing Wu,Hongxiang Jiang,Lili Zhang,Jiuzhou Zhao,Jie He. Effect of micro-alloying element La on corrosion behavior of Al-Mg-Si alloys,Corrosion Science,2021,179: 109113 (通讯).

(6)Hao Sun,Hongxiang Jiang,Haobo Ma,Binghao Han,Lili Zhang,Jie He,Jiuzhou Zhao. Microstructure formation of rapidly/sub-rapidly solidified Gd-Co-Ti immiscible alloys,Journal of Materials Research and Technology,2024,33: 28-38 (通讯).

(7)Hongxiang Jiang,Shixin Li,Lili Zhang,Jie He,Qiuju Zheng,Yan Song,Yanqiang Li,Jiuzhou Zhao. The influence of rare earth element lanthanum on the microstructures and properties of as-cast 8176 (Al-0.5Fe) aluminum alloy,Journal of Alloys and Compounds,2021,859: 157804 (一作).

(8)Hao Sun,Hongxiang Jiang,Yanqiang Li,Lili Zhang,Jie He,Jiuzhou Zhao. Control of competitive phase selection by in-situ nanoparticles,Journal of Alloys and Compounds,2023,962: 171202 (通讯).

(9)Bin Chen,Fuzhu Wang,Shiming Ren,Peng Xia,Zhipeng Wang,Jianfei Hao,Zhiping Chen,Runxia Li,Hongxiang Jiang. Influence of erbium addition on microstructure and performances of AlSi10Mg alloy prepared by selective laser melting,Journal of Rare Earths,2024,42: 1988-1994 (通讯). 

(10)Hongxiang Jiang,Qiuju Zheng,Yan Song,Yanqiang Li,Shixin Li,Jie He,Lili Zhang,Jiuzhou Zhao. Influence of minor La addition on the solidification,aging behaviors and the tensile properties of Al-Mg-Si alloys,Materials Characterization,2022,185: 111750 (一作).

(11)Hongxiang Jiang,Shixin Li,Lili Zhang,Jie He,Jiuzhou Zhao. Effect of microgravity on the solidification of aluminum-bismuth-tin immiscible alloys,NPJ Microgravity,2019,5: 26 (一作).

(12)Qiuju Zheng,Hongxiang Jiang,Jie He,Lili Zhang,Jiuzhou Zhao. Effect of micro-alloying La on precipitation behavior,mechanical properties and electrical conductivity of Al-Mg-Si alloys. Science China-Technological Sciences,2021,64(9):2012-2022 (通讯).

(13)Shixin Li,Hongxiang Jiang,Yanqiang Li,Lili Zhang,Hao Sun,Jie He,Haicang Jiang,Jiuzhou Zhao. Influence of rare earth cerium on the microstructures and performances of Al-Fe alloy,Science China-Technological Sciences,2023,66(11):3317-3327 (通讯).

(14)Binghao Han,Yanqiang Li,Hongxiang Jiang,Lili Zhang,Jie He,Jiuzhou Zhao. The influence of composite pulse current and static magnetic fields on the solidification structure formation in Pb-Zn alloys,Applied Physics A,2024,130: 15 (通讯).

(15)Yanqiang Li,Hongxiang Jiang,Hao Sun,Lili Zhang,Jie He,Jiuzhou Zhao. Microstructure evolution of the Pb-Al alloy solidified under the effect of electric current pulses,Metallurgical and Materials Transactions B,2023,54: 2564-2574  (通讯).

近期获得专利

(1)江鸿翔,赵九洲,何杰,张丽丽. 一种高强高导电铝合金材料及其制备方法,发明专利,授权日:2023.4.7,专利号:ZL202011284865.7.

(2)江鸿翔,何杰,赵九洲. 用于3D打印的含TiB2/TiC的铝锌镁铜系合金粉末及其制法,发明专利,授权日:2022.5.24,专利号:ZL202110441335.7.

(3)江鸿翔,赵九洲,张丽丽,何杰. 一种高效的铝和铝合金晶粒细化方法,发明专利,授权日:2022.2.18,专利号:202010992766.8.

(4)江鸿翔,赵九洲,何杰,张丽丽,李世欣,郑秋菊. 一种高导电率铝合金杆材及其制备方法,发明专利,授权日:2021.5.18,专利号:ZL201910861146.8.

(5)江鸿翔,赵九洲. 一种Al-Ti-C-B中间合金及其制备方法,发明专利,授权日:2020.10.9,专利号:ZL201811423214.4.