Nu压水堆材料
双相不锈钢热老化脆化及寿命评价，堆内构件不锈钢的辐照辅助应力腐蚀，锆合金氢化物析出、重取向与氢致损伤。
研究布局与方向规划
NuMat先进材料与制造研究组以中子与同步辐射大科学装置表征为核心，结合多尺度力学与AI辅助分析，研究先进材料及制造过程中的组织、应力、变形与损伤，重点开展高熵合金、增材制造和表面防护研究，面向航空、航天与核能关键材料及部件的制造和服役需求。
围绕极端服役问题，贯通材料与部件研究
课题组的研究同时面向工程需求和材料创新：航空、航天与核能提出复杂服役条件下的问题，增材制造与高熵合金提供成形和性能调控的研究对象。中子／同步辐射表征贯穿各方向，多尺度力学建立组织与性能的联系，AI辅助分析作为共性方法持续拓展。
DIRECTION 01
核能关键材料及环境服役损伤
围绕压水堆、先进快堆及核燃料循环，研究热老化、辐照、氢致损伤和液态金属环境中的材料服役行为。
- 研究对象
- 核用不锈钢、锆合金、耐热合金，以及耐磨耐蚀涂层与表面强化层。
- 核心问题
- 温度、应力、辐照与腐蚀如何共同影响组织和性能？界面与梯度结构如何改变损伤的起始和演化？
先进快堆与液态金属环境
高温钠与铅铋环境中的材料性能评价，耐磨耐蚀涂层、氮化层及渗层的界面调控与耦合失效。
核燃料循环装备材料
关注冲击、磨损和腐蚀条件下高强韧材料的选用、性能考核与寿命评价。
方向规划
进一步贯通材料设计、表面防护、原位服役评价与失效分析，深化高温—应力—液态金属环境下的耦合损伤研究。
DIRECTION 02
航空航天部件应力与结构完整性
面向盘件、单晶叶片、整体叶盘、机匣与薄壁舱体，研究制造残余应力、缺陷及疲劳损伤之间的联系。
- 研究对象
- 高温合金、钛合金、铝合金和高强钢部件，以及轴承、齿轮等关键基础件。
- 核心问题
- 复杂制造过程中的应力如何分布和演化？宏观残余应力与局部组织、缺陷如何共同影响变形和疲劳？
高温合金盘件与叶片
发展单晶和多晶材料的应力表征方法，研究残余应力、缺陷、疲劳及高温变形之间的关联。
焊接与复杂薄壁结构
围绕整体叶盘、机匣和舱体等典型对象，评价连接和制造过程中的应力分布及其对尺寸稳定性的影响。
轴承、齿轮与高强钢
研究表面强化和制造过程引入的梯度组织与残余应力，关注疲劳、冲击和磨损条件下的性能。
方向规划
拓展复杂几何、梯度结构和单晶部件的测量适用性，将应力评价与制造工艺优化、疲劳损伤及结构完整性分析相结合。
DIRECTION 03
增材制造工艺、组织与服役性能
以不锈钢、马氏体时效钢、高温合金和钛合金为对象，研究成形与后处理对组织、残余应力及服役行为的影响。
- 研究对象
- 增材制造钢铁材料、镍基高温合金、钛合金及异种材料连接结构。
- 核心问题
- 如何协同控制成形缺陷、组织与应力？增材组织在后热处理、加载和环境作用下如何演变？
成形与后处理
建立工艺参数、组织特征、残余应力和力学性能之间的联系，研究后热处理的调控作用。
原位变形与缺陷作用
利用原位衍射分析晶粒或物相的载荷分配，研究缺陷、应变速率及动态应变时效等对变形行为的影响。
服役环境响应
关注增材材料的疲劳、氢致损伤和辐照响应，评价制造组织在不同环境下的适用性。
方向规划
围绕复杂构件成形与服役需求，深化成形—后处理—性能一体化研究，并探索数据分析辅助的工艺优化。
DIRECTION 04
高熵合金设计与微观强韧化机制
研究多组元合金的成分与组织设计，利用原位中子和同步辐射揭示第二相、亚稳组织与微观载荷分配的作用。
- 研究对象
- FCC系高熵／中熵合金、第二相强化合金、亚稳组织合金及高熵合金丝材。
- 核心问题
- 成分与多相组织如何协调强度和塑性？不同温度下的变形、相变和载荷分配如何决定材料性能？
成分与第二相设计
围绕第二相强化和异质组织开展合金设计，研究组织特征与宏观力学性能的联系。
低温与宽温域变形
利用原位衍射研究物相、晶粒族及缺陷的响应，探索亚稳组织和变形机制对强韧性的贡献。
材料形态与性能拓展
结合高熵合金丝材等研究对象，探索加工过程、组织稳定性及功能特性的关联。
方向规划
深化高强韧合金的组织设计与微观机制研究，拓展宽温域性能和可加工性评价，以实验数据支持成分与工艺筛选。
代表性公开项目
大型复杂结构件残余应力高精度高适用性表征技术
国家重点研发计划课题 · 2023YFB3711901
学校项目记录 ↗蒸汽发生器传热管残余应力与微观组织分析
企事业单位委托科技项目
学校项目记录 ↗预充氢锆合金同步辐射原位拉伸测试
企事业单位委托科技项目
学校项目记录 ↗以上为学校主页公开项目选例。更多项目记录 ↗
各方向共用的表征与分析方法
先进衍射与成像
以中子衍射、同步辐射高能衍射及微束方法为基础，结合成像与散射，研究体内应力、局域组织和缺陷。
原位环境与多尺度关联
发展或使用加载、温度和环境装置，结合显微组织、晶体取向、局部变形及力学测试，建立结构与性能联系。
AI辅助与数据分析
将AI作为方法拓展方向，探索衍射数据处理、规律提取与材料／工艺筛选，并重视物理解释和实验验证。
方向建设重点
深化已有研究主线
持续开展热老化、氢致损伤、复杂部件应力及先进合金变形机制研究，建立可相互验证的实验依据。
拓展耦合环境与梯度结构
围绕先进快堆和航空部件需求，深化涂层／渗层、界面与多场耦合失效研究。
完善原位表征与分析能力
推进中子、同步辐射及原位装置的方法研究，加强局部变形、组织与宏观性能的关联。
探索AI辅助的研究流程
将数据处理、规律提取和材料／工艺筛选纳入方法建设，强调数据质量、物理约束和实验验证。
以上为研究方向与建设重点，具体课题和进度随科学问题及实验条件细化。
欢迎围绕上述方向交流合作问题与研究计划。
科研合作与联系 →表面完整性与梯度防护
围绕耐磨耐蚀涂层、氮化／渗层与喷丸梯度组织，联系残余应力、硬度和微观组织的深度分布，研究疲劳、磨损及腐蚀响应。
阶段性研究目标
形成应力—硬度—组织对齐的深度剖面与处理前后对照，比较至少两种互补表征方法。
梯度测量与方案评估 →物理约束数据方法与智能表征
推进残余应力方法适用性评价、多源衍射数据处理、物理约束与主动学习测量、热老化预测和喷丸深度剖面数据库研究。
阶段性研究目标
以可追溯数据字典、基准算例和独立验证为交付目标，分别报告数据覆盖范围、模型误差与适用边界。
数据与软件 →