科研动态--中国科学院金属研究所

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复杂服役条件下的微生物腐蚀机理与防护研究取得重要进展

随着海洋、能源和航空航天等领域的快速发展，材料在复杂服役环境中的耐久性问题日益突出。微生物腐蚀（MIC）已成为威胁重大工程装备安全性和服役寿命的关键因素之一。与传统化学或电化学腐蚀不同，MIC涉及微生物代谢产物、生物膜形成及群落协同作用等多尺度和多物理场耦合过程，其机理更为复杂，防护技术成为重大挑战。因此，深入揭示复杂条件下微生物腐蚀的作用机制，开发绿色、稳定和长效的防护体系，对保障关键设施可靠运行和推动新材料研发具有重要意义。　　近日，中国科学院金属研究所孙成研究员团队基于海洋、油气田及新能源等领...

2025-04-11
稀土掺杂二氧化钛光解水制氢研究取得重要进展

基于半导体材料的光催化分解水技术可将太阳能直接转化为氢能，被认为是获取绿色氢能的理想途径。自1972年科学家利用TiO₂单晶材料实现了光解水以来，TiO₂一直是半导体光催化材料里的“超级明星”，二氧化钛及其衍生钛酸盐的发展一直是光催化研究的风向标之一。然而，由于此类材料在高温制备过程中氧元素易挥发形成氧空位，并伴随产生低价Ti³⁺缺陷，使得光生电子和空穴在体相大量复合。另一方面，高温制备过程难以获得特定晶面的选择性暴露，光生电子和空穴到达表面后呈现随机分布的情况，使得光生电荷在表面同样复合严重。从而导致...

2025-04-07
金属材料抗循环蠕变研究取得重要进展

疲劳是金属材料最主要的失效形式之一，尤其在承受循环应力或交变载荷的工程结构中更为突出。疲劳失效通常在应力水平远低于材料屈服强度时发生，具有突发性和隐蔽性，对工程安全构成严重威胁。其中，循环蠕变（棘轮效应）是一种更严重的疲劳变形现象，表现为非对称应力循环与非零平均应力导致的循环塑性应变单向累积，最终引发不可逆转破坏。传统高强度材料常伴随循环软化和应变局域化，二者耦合加剧棘轮效应，加速构件过早疲劳失效。因此，提高高强度金属材料的抗循环蠕变损伤能力一直是材料工程领域的一项重大挑战。　　近期，中国科学...

2025-04-04
金属材料强度-塑性/导电率定量关系模型取得新进展

进入21世纪以来，随着中国经济的快速发展和制造业的不断升级，对高强度、高塑性、高导电性及抗疲劳金属材料的需求日益迫切。因此，提升金属材料的强度、塑性、导电率及疲劳性能具有重要工程意义。然而，如何突破强度-塑性和强度-导电率之间制约关系，一直是金属材料领域重大国际难题。张哲峰研究员团队长期开展金属材料塑性变形、强韧化及高强-高导机制研究，通过揭示位错和电子对金属材料强度、塑性、导电率的影响，近期在这一领域取得新进展。　　提出强度-导电率定量关系模型：基于金属导线服役时位错滑移和电子输运与晶界交互作用机...

2025-03-20
锂硫电池用单原子催化剂取得新进展

锂硫电池以硫转换反应为核心，具有高能量密度和成本优势，是下一代储能技术极具潜力的候选者之一。然而在实际运行过程中，硫转换反应的动力学通常较为缓慢，限制了电池的实际性能。单原子催化剂，尤其是新兴的高熵单原子催化剂能够有效提升硫转换反应动力学，但其背后的化学机制尚未明晰，常被简单归结为协同或熵增效应。这种模糊的认识极大地阻碍了单原子催化剂的设计与性能优化。　　中国科学院金属研究所先进炭材料研究部科研人员在前期研发高效锂硫电池催化剂的基础上（Nat. Commun. 2017,8,14627;J. Energy Chem. 2021,54,452;Energ...

2025-03-18
铅铋堆紧固件用高硅奥氏体钢的研发取得重要进展

铅冷快堆是第四代核能系统中极具应用前景的堆型，堆内起着关键联结作用的紧固件在高温、液态铅铋腐蚀、辐照耦合作用的苛刻环境下长寿期服役，因此紧固件用钢除需要具备耐液态铅铋腐蚀能力外，还需要优良的抗应力松弛能力。　　近期，中国科学院金属研究所特种合金研究部通过合金成分调控，提升“Ni/Cr当量比”，显著延缓紧固件用高硅奥氏体钢在典型服役温度－510℃长时时效时，晶界发生的奥氏体分解现象（γ→M6C+α）。在此思路基础上，通过引入氮元素抑制Ni、Cr、Si、Mo元素在晶界的偏聚，阻碍了长时时效过程中晶界处的奥氏体分解，将...

2025-03-17

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