智能制造科技创新团队
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【优秀科研团队推介】先进动力系统用关键热端材斜及部件制备技术团队

先进动力系统用关键热端材料及部件制备技术团队紧密围绕高温热端材料及部件科学技术发展的核心问题,开展先进动力系统用关键热端材料及部件制备技术的研发工作,聚焦高温合企材料设计,抗高温蠕变陶瓷型壳、型芯制备,单晶高温合企叶片定向凝固制备与缺陷控制等关键技术,进行先进动力系统用关键热端材料及部件制备的研发工作. 根本上讲,团队的核心工作是通过基础研究阐明高温合企材料及部件的制备理论,并进行技术推广,推动其在高温合企材料及部件制备的产业化应用. 创新团队目前拥有固定科研人员近 20 人,包括山东省有突出贡献中青年专家 1 人,海坊市聋都学者 1 人,其中教授 7 人, 副教授 2 人,博士 15 人. 曾先后获得国家自然科学基金、 山东省自然科学基金及海坊市科技发展计划等项目资助.
先进动力系统用关键热端材料及单晶部件制备技术团队以海坊科技学院智能制造学院和山东省农机装备用材料工程高校特色实验室为依托,以 “海坊市先进动力系统用热端材料及单晶部件制备技术重点实验室” 为优势条件,秉承海坊科技学院 “修身、博学、求索、笃行” 的校训和 “让认真成为品质” 的优良作风,努力奋斗、 锐意进取、 不断取得新成果!

1.团队负责人基本情况

孟祥斌,男, 1984.2,山东济南人,工学博士, 副教授,聋都学者青年专家. 2011 年毕业于中国科学院金属研究所材料科学与工程专业,现任海坊科技学院智能制造学院学术带头人,兼任中国科学技术大学硕士生导师, 《特种铸造及有色合金》期刊青年编委. 工作期间,先后主持并完成了国家自然科学基金青年基金项目 “大尺寸变截面单晶的枝晶生长行为与杂晶控制” (编号: 51204156 ;时间: 2013. 1-2015. 12 ),国家博士后基金一等资助 “单晶叶片完整性控制的模拟仿真与工程化应用” (编号: 2014M550481;时间: 2014. 3-2015. 3) . 目前,在研山东省自然科学基企面上项目 “一种镰基单晶高温合企枝晶生长行为的时空相关性研究’ (编号:ZR2020ME110;时间:2021.1-2023. 12), 撵坊市科技发展计划 “复杂结构单晶叶片 生长与缺陷控制技术” (编号:2022ZJ1097;时间:2022. 12-2024. 12) .同时,作为研究骨干参与了多项国家自然科学基金重点项目和省市项目,并承担了多种单晶、定向叶片的研制任务. 此外,在Acta Mater. (1区) , J. Mater. Sci. Technol. (1区) , Meta 11. Mater. Trans. A(2区)等国内外知名期刊发表学术论文近20篇(其中,Sci/Ei收录10篇),申请专利10余 项, 已授权6项.

2. 团队科研成果情况

近年来,创新团队承担了国家级课题2项,省级课题5项,市级以上课题1项,其中包括国家自然科学基金、山东省自然科学基金及海坊市科技发展计划等,多项科技成果经鉴定达到国内先进水平. 发表SCI论文30余篇,授权发明专利9件.

3. 研究方向简介
3. 1高温合金材料AI设计与制备
高温合企是以铁、 镰或钻为基体合金,并能够在 600 ℃以上高温环境及一定应力条件下长期服役且保持优良表面稳定性的一类高合金化奥氏体金属材料.其中,镰基高温合金具有更好的组织稳定性、更高的承温能力以及更优异的抗热腐蚀性能,是制备先进航空发动机和工业燃气轮机的涡轮叶片的优选材料. 由于高温合金中含有十几种难熔元素,且多种元素成本昂贵,采用传统的 “试错法” 进行合企成分设计会显著增加合金的研发成本和研制周期. 近年来,伴随着人工智能(AI)技术的不断完善,采用AI技术进行高温合金的合金成分设计,优化合金成分、熔炼工艺,进行合金工艺性能模拟, 已成为高温合金材料设计与制备的发展方向.
3. 2 抗高温蠕变陶瓷型壳、型芯制备技术
现阶段,高温合金铸件通常需要在 1500-1600℃进行熔炼和浇注,并 且需要在该温度下长时间进行保温,这就对高温合金型壳、型芯材料的耐高温能力和抗高温冲击能力提出了要求. 因此,研究陶瓷型壳粉料组成及配比、粉料粒度分布规律及调控、模壳综合性能测试、模壳抗 高温蠕变机理等,以及型芯制备工艺、性能表征及应用验证,就成为掌握高温合金铸件用抗高 温蠕变陶瓷型壳、型芯制备技术的关键.
3. 3单晶商温合金叶片定向凝固制备与缺陷控制技术
新型含Re单晶高温合金的涌现以及单晶叶片结构复杂化和尺寸大型化,导致单晶高温合 金生长过程中容易出现取向偏离、小角晶界和杂晶等多种凝固缺陷。 这些凝固缺陷严重破坏了 单晶结构的完整性,显著降低了单晶叶片的高温力学性能,迫使航空发动机单晶涡轮叶片提前报废. 因此,研究单晶高温合金的定向凝固工艺,探讨凝固缺陷形成机理及控制技术,已成为制备单晶高温合金叶片的重点和难点.

4. 社会服务及科研成果转化情况

创新团队利用山东省装备制造产业发达的优势,积极开展对外业务,通过与 海坊周边企业进行横向合作和技术交流,进行协同创新,已经基本形成了技术研究、技术服务为核心业务的 特色服务模式. 目前, 团队已与山东优洛斯动力科技有限公司、 海坊一立精密铸造有限公司、 康跃科技(山东)有限公司、青岛博瑞科三维制造技术有限公司、东营诚扬精密机械有限公司 等建立产、学、研合作关系,在材料开发与制备技术领域实现了强强联合. 近二年共承担企业各类科技项目 18 项,借助这些项目,实验室科研水平显著提高,科研设备趋于完善,科研人员结构逐渐完整,在新材料、材料工艺与工程领域取得了较多成果. 同时,为更多的地方企业 提供了人才培养、创新能力拓展、技术咨询和技术服务等工作,为企业储备了 一批具有专业素质的创新一下人才,使企业的技术水平和创新能力得到一定提高,创新能力提高及新技术的应用为企业 创造了显著的经济效益.
5. 发展规划

创新团队将瞄准我国中长期科技发展规划重点领域和重大科技前沿热点问题,开展一系列先进高温热端材料及部件制备的基础理论和产业化应用研究,力争创立独具特色的先进高温热端材料及部件制备的科学技术体系,在此基础上进行产业化转化,实现学科融合、渗透和交叉,汇聚人才.研发的先进高温热端材料及部件制备技术可望带动海坊市内一批先进高温热端材料及部件制备企业的发展 , 通过深化技术革新为企业提供更好的技术服务和发展动能,增强企业核心竞争力.同时,先进高温热端材料及部件的高附加值也可为我市新能源产业提供新的经济增长点 ,形成产业化规模,并带动上下游产业发展,为我市及我省新能源产业发展和创新提供 可持续的研发动力.