作者:王琛琛,张行勇 来源:中国科学报 发布时间:2025/10/17 9:52:12
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西安工业大学高熵材料创新团队的破壁之路
为利器“延寿”,为刀具“铸甲”

 

如何延长装备和高端刀具的寿命,是国家先进装备和精密制造领域亟待突破的“卡脖子”难题。面对这一挑战,西安工业大学高熵材料创新团队聚焦先进装备、刀具等国家重大需求,以高熵合金为核心研究对象,深入开展基础理论探索与工程应用研究,在极端环境服役的抗烧蚀高熵涂层、极硬高熵纳米复合涂层、超高强韧高熵合金等领域做出显著的创新成果,走出了一条从基础研究到工程应用、从技术突破到产业赋能、从科研攻坚到人才辈出的全面发展之路。

 

  

研制抗烧蚀性能卓越的新型材料试验。

 

为利器延寿命

 

极端服役下先进装备的寿命长短,是直接彰显着国家科技水平的一个重要方面。面对我国在抗烧蚀领域长期落后于发达国家的现实境况,西安工业大学高熵材料创新团队迎难而上,承担起某关键内涂层技术研究项目,开启了一场长达十余年的“马拉松”式攻关战。

 

挑战不仅在于研制出抗烧蚀性能卓越的新型材料,更在于如何将材料均匀、稳固地熔覆在长达3米、内径仅30多毫米的细长管道内壁。

 

这无异于在“毛细血管”中实施的“微雕手术”。

 

该团队成员日夜兼程,从材料配方到工艺装备,历经成千上万次试验,最终不仅成功研发出新型材料,更自主设计制造出大长径比涂层装备,实现了从“材料突破”到“装备自主”的跨越。

 

这一成果的取得扭转了我国先进装备寿命落后的局面,实现从被动“跟跑”到主动“领跑”的转变。

 

为刀具造铠甲

 

在高端制造领域,高端精密刀具涂层技术长期被国外企业垄断,成为制约我国制造业转型升级的一个“卡脖子”难题。因刀具涂层被誉为刀具的“铠甲”与“灵魂”,其性能直接决定加工效率、精度与成本。

 

西安工业大学团队将高熵合金研究成果拓展至民用领域,经过数年攻坚,实现了高熵合金涂层与高速钢基体的强界面结合,成功研发出具有完全自主知识产权的新一代超长寿命高熵纳米复合涂层。该涂层硬度高达65GPa,接近天然金刚石;其膜基结合力达到传统涂层的2.5倍,从根本上解决了涂层易脱落的技术痛点。

 

研究团队成员在做研究项目的相关试验。

 

据介绍,在相同加工条件下,这款“中国智造”涂层刀具的寿命大幅提升,明显高于国外同类产品,打破了国外技术垄断,为中国高端制造业披上了性能更优、寿命更长、成本更低的“中国铠甲”。

 

为国家育栋梁

 

在国家自然科学基金重点项目、国防重大重点项目等支持下,西安工业大学高熵材料创新团队在科研攻关的同时,也重视人才培养。该团队中涌现出国家领军人才、陕西省杰青、陕西省特支计划科技创新领军人才、陕西省中青年科技创新领军人才、陕西省青年科技新星、陕西省高校科协青年托举人才、陕西省课程思政标兵等一批高水平青年学者。该团队荣获陕西省科技创新团队称号。

 

他们在Nature Communications、Advanced Materials等国际期刊发表SCI论文近200篇,被引用6000多次;申请授权国家发明专利60余件;主编的《材料研究方法》教材获兵器优秀教材一等奖,该课程也被评为陕西省精品课程;相关成果获陕西省自然科学一等奖、陕西省教学成果二等奖和工信部创客中国创新创业大赛全国二等奖,实现了从基础研究、技术突破到人才培养的全面丰收。

 

西安工业大学高熵材料创新团队。图片均由西安工业大学提供

 

 

 
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