日前，國家自然科學(xué)基金委公布2013年度重大科研儀器專項審批結(jié)果，浙江大學(xué)張澤院士領(lǐng)銜的“針對若干國家戰(zhàn)略需求材料使役條件下性能與顯微結(jié)構(gòu)間關(guān)系的原位研究系統(tǒng)”項目獲得資助。該項目的研究目標(biāo)是自主研發(fā)一套適用于苛刻使役條件下進行材料顯微結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究的測試評價系統(tǒng)。這是國家自然科學(xué)基金委員會設(shè)置重大科研儀器專項以來，浙大獲得的首個此類項目。
      在高溫、高荷載等苛刻條件下，材料的顯微結(jié)構(gòu)演化與材料性能間存在怎樣的關(guān)系？這個問題是戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)材料研究的瓶頸性難題之一，它嚴(yán)重制約著我國先進航空發(fā)動機用單晶高溫合金、鈦合金等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展。目前，我國先進航空發(fā)動機存在的主要問題，是發(fā)動機推重比小，動力不足，服役時間短，性能不穩(wěn)定。從材料學(xué)研究領(lǐng)域看，其關(guān)鍵問題之一，在于對高溫合金的制造工藝和顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系在服役動態(tài)情況下演化過程認(rèn)識不清，制約了獲得性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)高溫合金。而在傳統(tǒng)的材料研究模式中，通常將合金的力學(xué)性能測試與顯微結(jié)構(gòu)測試分別獨立進行，無法在納米甚至原子尺度上獲得材料的原位、實時、動態(tài)、多場作用下的研究結(jié)果，而這些結(jié)果往往是“知其所以然”的關(guān)鍵。
      為了解決這難題，“我們希望能研發(fā)一套實現(xiàn)從室溫至1150℃高溫、同時施加載荷2000牛頓以上的原位材料顯微結(jié)構(gòu)演化分析測試系統(tǒng)。模擬材料服役的真實條件，可以在宏觀、微米級和納米尺度研究材料的顯微結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。”張澤說，這一基礎(chǔ)性科學(xué)研究儀器的研發(fā)，將填補我國在先進高溫合金、高性能鈦合金等材料力學(xué)性能與顯微結(jié)構(gòu)間關(guān)系研究領(lǐng)域原位測試分析方法的空白。
      據(jù)介紹，隨著上世紀(jì)二三十年代掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡的發(fā)明和應(yīng)用，特別是近20年來球差矯正技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)家進行結(jié)構(gòu)材料、物理和化學(xué)領(lǐng)域研究和開發(fā)的重要手段變得越來越“高、精、尖”。 張澤說：“真實的服役條件下，材料會發(fā)生怎樣的變化，我們必須在實驗室里先弄清楚。”
      根據(jù)項目計劃，張澤院士的研究團隊已啟動設(shè)備的研發(fā)，將根據(jù)項目研究需求，通過通用部件的訂購、關(guān)鍵技術(shù)的自主設(shè)計和開發(fā)，研制一套能夠在1100多度高溫下，對高溫合金等材料施加130多兆帕形變壓力作用，同時進行納米甚至原子尺度的結(jié)構(gòu)觀察研究。這一集材料研究從宏觀、微觀、一直到原子層次的試驗平臺，將對我國先進航空發(fā)動機用關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的制備和加工過程中的微結(jié)構(gòu)演變與性能間關(guān)系研究，提供重要的科學(xué)指導(dǎo)。