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RMR 综述荐读|西北工业大学王海鹏教授团队视角:去除对流之后,金属如何凝固?空间站 Fe–Si 合金实验的启示

更新时间:2026-01-16 09:30:26 阅读量:20
导读:导语金属凝固过程中的传热、传质与组织演化机制,是冶金与材料科学中的基础科学问题之一。然而,在地面条件下,自然
导语

金属凝固过程中的传热、传质与组织演化机制,是冶金与材料科学中的基础科学问题之一。然而,在地面条件下,自然对流、沉降与溶质偏析往往相互耦合,使得许多本征凝固机制难以被单独识别。空间微重力环境为去耦合研究凝固过程提供了独特实验平台。


西北工业大学王海鹏教授团队在发表于 Review of Materials Research 的综述中,系统总结了基于空间站开展的 Fe–19%Si 合金凝固实验研究进展,围绕其凝固组织特征、溶质分配行为及组织细化机制,梳理了微重力条件下铁硅合金凝固行为的关键科学认识。
文章信息
DOI:https://doi.org/10.1016/j.revmat.2025.100005
文章亮点速览
       
为何在空间站研究 Fe–Si 合金凝固?
01
Fe–Si 合金不仅是典型的工程用铁基合金体系,同时也是研究枝晶生长、溶质再分配与相选择机制的重要模型材料。综述指出,在空间微重力条件下:
  • 自然对流显著削弱,溶质与热输运更接近扩散控制;
  • 凝固界面形貌与枝晶演化更能反映材料本征行为;
为验证和修正经典凝固理论提供了理想实验条件。
       
微重力对凝固组织演化的核心影响
02
文章系统总结了空间实验中观察到的关键现象,包括:
  • 枝晶形貌与间距的显著变化;
  • 溶质分配更加均匀,宏观偏析明显减弱;
  • 凝固组织细化与形貌稳定性提高。
这些结果表明,微重力条件下的凝固过程为理解对流对组织演化的本质影响提供了直接证据。
       
凝固与组织细化机制的深化理解
03
作者进一步从机理层面分析指出,在 Fe–19%Si 合金中:
  • 溶质扩散控制在凝固早期起主导作用;
  • 枝晶竞争生长行为发生改变;
  • 组织细化并非单一因素作用结果,而是多机制协同的体现。
这些认识有助于深化对铁基合金凝固过程的基础理解。
       
学术意义与前沿价值
04
该综述的突出价值在于:
  • 系统整合了空间站材料实验在铁基合金凝固研究中的成果
  • 为凝固理论模型的验证与发展提供了关键实验依据;
  • 对地面条件下通过工艺手段模拟或抑制对流效应具有重要启示意义。
同时,该研究也展示了空间材料科学在揭示材料本征行为方面的独特优势。
结语
总体而言,这是一篇兼具实验独特性与理论深度的高质量综述,对从事金属凝固、铁基合金及空间材料科学研究的学者具有重要参考价值,也为未来更复杂合金体系的空间实验研究奠定了基础。
图表速览

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作者介绍

王海鹏,教授,博导,国家级领军人才,教育部新世纪优秀人才,国家优青,科技部中青年科技领军人才,多伦多大学访问学者,中国青年科技奖、霍英东高校青年教师奖获得者,陕西省科技新星,西工大翱翔青年学者。20044月留校工作,2012年遴选为材料物理与化学学科博士生导师。


西北工业大学学位评定委员会第17分会主席,教学委员会副主任,第十一、十二、十三、十四届党代会党代表,教代会代表。CMS空间材料科学技术学会理事长、青年工作委员会副主任、凝固科学与技术学会副理事长。

阅读原文
点击链接,免费获取全文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3050913025000051
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    为进一步提升期刊学术影响力,鼓励高质量研究成果的交流与传播,中国材料研究学会面向积极引用 Review of Materials Research (RMR) 与 Transactions of Materials ResearchTMR论文的作者,推出期刊影响力共建支持计划。


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学会支持与权益:
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年度颁发学会 “期刊影响力建设贡献证书”;
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期刊领域

Review of Materials Research (RMR) 接收综述类论文,重点涵盖以下类型稿件:

  • Flash Report(快速报道):前沿重大突破或原创进;

  • Concise Reviews(简明评论):热点领域的简明综述;

  • Comprehensive Survey(研究进展综述):重要领域的系统性综;

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  • Materials Frontier(前沿材料与交叉学科):面向材料科学的最新突破性进展与交叉研究成果;

  • Metallic Materials(金属材料):金属材料科学与技术领域的原创性研究、关键机制揭示或技术突破;

  • Inorganic Materials(无机非金属材料):陶瓷、玻璃、碳基材料、复合材料等重要基础研究与应用进展;

  • Polymer Materials(高分子材料):高分子材料的重要理论进展、结构调控策略与性能提升研究。



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  • 设立“高水平论文(金牌)”,于学会年会开幕式隆重颁发。

(二)学会激励政策

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  • 对在 RMR & TMR 贡献突出的学者:在院士推选、国家奖励推荐、青年人才举荐等方面享有同等条件优先的政策。

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