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张 弛
清华大学材料学院教授,党委副书记,工会主席。

电话:010-62782361 传真:010-62771160
地址:清华大学材料学院逸夫技术科学楼B317,100084
E-mail:chizhang@mail.tsinghua.edu.cn


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  • 教育背景
  • 工作履历
  • 学术兼职
  • 研究领域
  • 研究概况
  • 奖励与荣誉
  • 学术成果

1996.9-2001.7     清华大学材料科学与工程系,直读博士研究生, 获材料学专业工学硕士学位, 材料学专业工学博士学位。
1994.9-1996.7     清华大学精密仪器与机械学系,本科双学位,获机械制造专业工学学士学位。
1991.9-1996.7     清华大学材料科学与工程系,本科,获材料科学与工程专业工学学士学位。

2010.03 -    至今       清华大学材料学院,任党委副书记负责教工、学生工作
2007.03 - 2010.03    清华大学材料科学与工程系,任业务办主任负责系教务工作
2004.07 - 2007.03    清华大学材料科学与工程系,任学生组长负责本科生工作
2001.10 - 2003.12    日本茨城大学材料科学系, 博士后研究员,从事日本金属研究与发展中心组织的纳米金属项目的研究
1996.09 - 1999.07    清华大学材料科学与工程系96级本科生辅导员


2018.12 -    至今       清华大学材料科学与工程系    教授
2005.12 - 2018.12    清华大学材料科学与工程系    副教授
2004.01 - 2005.12    清华大学材料科学与工程系    助理教授
2001.10 - 2003.12    日本茨城大学材料科学系       博士后研究员


教学情况:
2004 - 至今    《材料力学性能基础》-本科必修课,90人,48学时,独立讲授
2007 - 至今    《金属材料学》-本科限选课,30人,32学时,独立讲授
2005 - 2007   《材料断裂学》-研究生选修课,30人,48学时,讲授24学时
2008 - 至今    《强度与断裂》-研究生选修课,30人,48学时,独立讲授

2019.06至今   清华大学(材料学院)—马鞍山钢铁股份有限公司联合研究中心管理委员会主任
2019.03至今   中国铁道学会重载委员会重载轮轨关系学组        组员
2019.01至今   国际聚变材料会(ICFRM)技术委员会(TPC) 委员
2018.09至今   中国煤炭学会煤矿运输专业委员会                     学术委员
2015.05至今   核聚变堆材料论坛                                             学术委员
2009.07至今   中国金属学会固态相变学术委员                         秘书长
2009.07至今  《焊管》杂志                                                     编委


研究方向:

(1)材料组织和性能的关系,极端条件下服役的材料
(2)中子辐照服役条件下低活化钢
(3)大塑形变形性高铁轮轨关系。
(4)超高强度马氏体二次硬化钢的延迟断裂性能等


简介:
        金属材料在极端条件的服役行为对于经济、社会的发展起着至关重要的作用。例如低活化马氏体钢被认为是发展未来聚变示范堆和聚变动力堆首选的结构材料,优化其高温力学性能和抗辐照性能是聚变能发展的核心问题;提高超高强度马氏体二次硬化钢的优良综合性能,打破美国在其设计方面的垄断,是我国新一代海上武器装备材料发展的努力方向;提高耐热钢和高温合金的高温蠕变性能和高温氧化性能是发展超超临界燃气轮机进而提高燃煤发电效率的基础;优化现有珠光体轮轨材料组织和发展贝氏体轮轨材料是保证我国高速重载铁路持续健康发展的关键等。申请人近十年来一直围绕极端条件下服役的钢铁结构材料的合金设计、组织调控、力学性能控制与模拟开展相关基础理论研究工作。作为项目负责人主持了国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项项目、国家自然科学基金、清华大学骨干人才基金等多个项目,参与国家重点基础研究发展计划(973)项目。在Acta Mater., Appl. Phys. Lett., J. Nucl. Mater., Mater. Sci. Eng. A, Mater. Lett.等刊物上发表SCI文章141篇,授权国家发明专利6项。自  2013  年以来以第一作者或通讯作者身份发表的被SCI收录的文献 37 篇。以第一作者和通讯作者发表的文献在 Web of Science 核心集中被他引  105 次。

 

        以相变理论为基础,基于材料基因工程理念,以材料微观组织调控为核心,围绕极端条件下服役的钢铁结构材料的合金设计、组织调控、力学性能模拟,聚焦高速重载铁路用钢、聚变堆用低活化钢及舰艇燃气轮机主轴用高强钢等新型材料的研发开展工作。负责、参与并完成了多项973项目、国际热核聚变实验堆研究专项、国家自然科学基金等,发表SCI文章141篇,授权国家发明专利6项,为我国能源、军工、轨道交通等领域的关键材料发展做出了重要的理论贡献,科研成果得到了有效转化。

        主要的研究方向如下:

(1)高速、重载的铁路用钢:高速、重载时代,轮轨系统的疲劳伤损、辋裂等安全问题日益突出。当前对轮轨材料服役中表层微观组织演化理论认识的缺乏成为了制约轮轨性能优化的关键因素,申请者开展了服役条件下轮轨接触表层组织的动态损伤演变机制研究,建立了多场耦合弹塑性有限元及断裂理论模型,揭示了影响现有珠光体轮轨材料服役性能的关键组织因素,构建了轮轨钢疲劳失效基因链,为高性能轮轨材料组织结优化提供理论基础。开展了新型高强、高韧、耐磨贝氏体轮轨材料的研发设计,参与研发的贝氏体辙叉已成功应用;参与研发的的贝氏体车轮,已在神华重载列车上开展服役实验。申请人正与马鞍山钢铁公司(国内最主要的货车及高铁车轮生产单位)筹建联合研究中心,与南京钢铁公司合作开发新型贝氏体耐磨钢。自2015年以来,参与了一项国家973项目,在Acta Mater., Mater. Sci. Eng. A等刊物上发表相关论文14篇,关于贝氏体轮轨材料的研发工作获得冶金科学技术二等奖。

(2)聚变堆用低活化钢:聚变堆时代,提高和预测结构核材料的高温力学性能与抗辐照性能是确保安全服役的关键。申请人通过集成计算设计,形成了以析出优化和界面调控为主体的低活化钢优化思路;耦合相变理论和多种强化机制,利用材料基因组的思路建立了针对低活化钢在高温辐照条件下的强度、韧性多尺度模型,可计算高温辐照条件下低活化钢的显微组织演化过程及强韧性变化规律。申请人的研究为我国新一代聚变堆结构材料的研发打下了坚实基础,为提高我国自主研发的低活化钢的综合服役性能提供了解决方案。近年来申请人在核材料领域负责了两项国际热核聚变实验堆(ITER)研究专项、两项国家自然科学基金,并应邀在2011年、2013年的国际聚变堆材料大会和2014年的核材料会议上做报告,在J. Nucl. Mater., Appl. Phys. Lett.等刊物上发表相关论文26篇,他引100余次。

(3)舰艇燃气轮机主轴用高强钢:申请人与美国西北大学材料基因工程领军团队G.B. Olson研究团队合作,利用材料基因组的设计思路,结合多尺度模拟手段,分析了海洋环境用高强钢的强度、断裂韧性、抗氢脆机理。建立了“第一性原理→多场耦合有限元→宏观断裂理论”的多尺度模型,改善了高Co-Ni二次硬化钢的合金设计准则,并根据此设计准则制备了具有优良抗氢脆及应力腐蚀性能的高强钢。此新型高强钢用于舰艇燃气轮机主轴,可大大提升舰艇在海洋环境等极端条件下的服役安全性。申请者近年来在Mater. Des., Mater. Sci. Eng. A等刊物上发表相关论文18篇,受到国内多家研究院所的关注。所开发的基于材料基因组设计思路的多尺度模拟方法和准则,用于指导钢铁材料的研发,可有效的缩短研发周期,降低研发成本,具有较好的应用前景。

2018年    冶金科学技术二等奖:高性能贝氏体/马氏体复相高强钢的研发与应用;清华大学第一完成人,清华大学为第二完成单位
2014年    清华大学林枫辅导员奖
2014年    清华大学材料学院先进工作者
2013年    清华大学材料学院先进工作者
2012年   “清华大学教学成果奖”二等奖
2011年     清华大学优秀党建与思想政治工作者
2011年     清华大学材料系先进工作者
2010年     清华大学材料系先进工作者
2008年     清华大学材料系先进工作者
2006年     清华大学材料系先进工作者
2006年     清华大学12.9辅导员奖
2007年     清华大学第二届青年教师教学基本功比赛二等奖
2005年     清华之友-刘树礼育才奖

从事的科研工作情况(按时间倒序)

A 近五年的项目   

 

序号

项目名称

项目来源

起止时间

项目单位

项目

负责人

经费(万元)

本人任务

及排名

1

界面对高温辐照下低活化马氏体钢强度的影响研究

国家基金委

2018-2021

国家自然科学

基金委

张弛

60万元

负责人,第一

2

国防基础科研核科学挑战专题:材料与化学前沿科学研究领域(第二批)

国防科工局

2017-2020

中国工程物理

研究院

汪小琳

150万元

骨干

3

先进超超临界锅炉耐热材料基础研究

重点研发计划

2017-2021

钢铁研究总院

刘正东

272万元

(申请人承担经费68万)

负责人,第二

4

基于量子力学等的环境适应性高强钢的合金设计(1)

企事业单位委托

2016-2020

钢铁研究总院

张弛

25万元

负责人,第一

5

材料基因组模拟

技术咨询

企事业单位委托

2016-2018

钢铁研究总院

张弛

10万元

负责人,第一

6

基于液态金属脆化的材料毁伤研究

清华自主科研

项目

2015-2016

清华大学

张弛

50万

负责人,第一

7

中子辐照对低活化钢的微结构及性能影响的模拟研究

ITER计划专项

2015-2019

中华人民共和国科学科技部

赵纪军

364万

(申请人承担经费162万)

共同承担

第二

8

高速重载条件下轮轨材料表层组织及性能演化规律研究

国家973项目

2015-2019

中华人民共和国科学科技部

赵秀娟

310万

(申请人承担经费100万)

共同承担

第二

9

高强钢中氢分析的合作研究

清华大学国际科技合作项目

2015-2016

Kobe Steel, Ltd.(日本神户制钢)

张弛

15万元

负责人,第一

   

B 另按院系改革方案需提供的项目 

序号

项目名称

项目来源

起止时间

项目单位

项目

负责人

经费(万元)

本人任务

及排名

1

ITER计划人才专项:核聚变堆关键材料的辐照损伤机理的基础研究

ITER计划专项人才课题

2011-2014

中华人民共和国科学科技部

张弛

285万元

负责人,第一

2

高温强磁场服役下低活马氏体钢中析出相变形为研究

国家自然

科学基金

2011-2013

国家自然基金委

张弛

38万元

负责人,第一

3

高温强磁场服役条件对低活性铁素体/马氏体钢CLF-1微观组织及性能影响的研究

企事业单位

委托

2010-2012

核工业西南物理

研究院

张弛

53万元

负责人,第一

4

薄饼奥氏体-贝氏体/马氏体相变产物的微观结构表征与强韧化机理研究

北京钢铁

研究总院

2010-2014

北京钢铁研究院

张弛

40万元

负责人,第一

5

高强钢中氢分析的合作研究

国际合作

项目

2008-2013

Kobe Steel,   Ltd.(神户制钢)

张弛

800万日元

负责人,第一

  

近期论文(及专利)
[1]C.C. Wang, C. Zhang, Z.G. Yang, Effects of Ni on austenite stability and fracture toughness in high Co-Ni secondary hardening steel, Journal of Iron and Steel Research, International 24.2 (2017): 177-183.
[2]C.C. Wang, C. Zhang, J.J. Zhang, Z.G. Yang, W.B. Liu, Microstructure evolution and yield strength of CLAM steel in low irradiation condition, Materials Science and Engineering: A 682 (2017): 563-568.
[3]T.L. Achmad, W. Fu, H. Chen, C. Zhang, Z.G. Yang, Effects of alloying elements concentrations and temperatures on the stacking fault energies of Co-based alloys by computational thermodynamic approach and first-principles calculations, Journal of Alloys and Compounds, 694 (2017) 1265-1279.
[4]Q.-h. LI, C. ZHANG, C. Hu, C. Hao, Z.G. YANG, Microstructural Evolution of a Hypoeutectoid Pearlite Steel under Rolling-sliding Contact Loading, Journal of Iron and Steel Research, International, 23 (2016) 1054-1060.
[5]K. Tong, F. Ye, H. Che, M.K. Lei, S. Miao, C. Zhang, High-density stacking faults in a supersaturated nitrided layer on austenitic stainless steel, Journal of Applied Crystallography, 49 (2016) 1967-1971.
[6]K. Tong, F. Ye, M. Gao, M.K. Lei, C. Zhang, Interatomic potential for Fe–Cr–Ni–N system based on the second nearest-neighbor modified embedded-atom method, Molecular Simulation, 42 (2016) 1256-1262.
[7]C. Wang, C. Zhang, Z. Yang, J. Zhao, Multiscale Simulation of Yield Strength in Reduced-Activation Ferritic/Martensitic Steel, Nuclear Engineering and Technology, (2016).
[8]C. Wang, C. Zhang, J. Zhao, Z. Yang, W. Liu, Microstructure Evolution and Yield Strength of CLAM Steel in Low Irradiation Condition, Materials Science and Engineering: A, 682 (2017) 563-568.
[9]Z. Yang, W. Xu, Z. Yang, C. Zhang, H. Chen, S. van der Zwaag, Predicting the transition between upper and lower bainite via a Gibbs energy balance approach, Journal of Materials Science & Technology, (2016).
[10]C. Zhang, H. Chen, K. Zhu, C. Zhang, Z. Yang, Effect of Mo Addition on the Transformation Stasis Phenomenon During the Isothermal Formation of Bainitic Ferrite, Metallurgical and Materials Transactions A, 47 (2016) 5670-5674.
[11]T.L. Achmad, W. Fu, H. Chen, C. Zhang, Z. Yang, First-principles calculations of generalized-stacking-fault-energy of Co-based alloys, Computational Materials Science, 121(2016) 86-96.
[12]W.B. Liu, Y.Z. Ji, P.K. Tan, C. Zhang, C.H. He, Z.G. Yang, Microstructure evolution during helium irradiation and post-irradiation annealing in a nanostructured reduced activation steel, Journal of Nuclear Materials, 479(2016) 323-330.
[13]W.B. Liu, N. Wang, Y.Z. Ji, P.C. Song, C. Zhang, Z.G. Yang, L.Q. Chen, Effects of surface energy anisotropy on void evolution during irradiation: A phase-field model, Journal of Nuclear Materials, 479(2016) 316-322.
[14]Z.N. Yang, M. Enomoto, C. Zhang, Z.G. Yang, Transition between alloy–element partitioned and non-partitioned growth of austenite from a ferrite and cementite mixture in a high-carbon low-alloy steel, Philosophical Magazine Letters, 96(2016) 256-264.
[15]C. Wang, C. Zhang, Z. Yang, J. Su, Y. Weng, Microstructure analysis and yield strength simulation in high Co–Ni secondary hardening steel, Materials Science and Engineering: A, 669(2016) 312-317.
[16]C. Zhang, Z. Yang, M. Enomoto, H. Chen, Z. Yang, C. Zhang, Prediction of Ar 3 during Very Slow Cooling in Low Alloy Steels, Isij International, (2016).
[17]Z.N. Yang, W. Xu, Z.G. Yang, C. Zhang, S. van der Zwaag, A 2D analysis of the competition between the equiaxed ferritic and the bainitic morphology based on a Gibbs Energy Balance approach, Acta Materialia, 105(2016) 317-327.
[18]Z.N. Yang, Y. Xia, M. Enomoto, C. Zhang, Z.G. Yang, Effect of Alloying Element Partition in Pearlite on the Growth of Austenite in High-Carbon Low Alloy Steel, Metallurgical and Materials Transactions A, 47(2016) 1019-1027.
[19]H. Chen, C. Zhang, W.B. Liu, Q.H. Li, H. Chen, Z.G. Yang, Y.Q. Weng, Microstructure evolution of a hypereutectoid pearlite steel under rolling-sliding contact loading, Materials Science and Engineering a-Structural Materials Properties Microstructure and Processing, 655(2016) 50-59.
[20]H. Chen, Z.G. Yang, C. Zhang, K.Y. Zhu, S. van der Zwaag, On the transition between grain boundary ferrite and bainitic ferrite in Fe–C–Mo and Fe–C–Mn alloys: The bay formation explained, Acta Materialia, 104(2016) 62-71.
[21]C. Zhao, C. Zhang, W.Q. Cao, C.Y. Wang, Z.G. Yang, Y.Q. Weng, Variation of microstructure and mechanical properties of medium Mn steels with multiphase microstructure, Materials Science and Technology, (2016) 1-8.
[22]C. Zhao, C. Zhang, W.Q. Cao, Z.G. Yang, Variation in retained austenite content and mechanical properties of 0.2 C–7Mn steel after intercritical annealing, International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 23(2016) 161-167.
[23]W.B. Liu, Y.Z. Ji, P.K. Tan, H. Zang, C.H. He, D. Yun, C. Zhang, Z.G. Yang, Irradiation Induced Microstructure Evolution in Nanostructured Materials: A Review, Materials, 9(2016) 105.
[24]P.C. Song, W.B. Liu, C. Zhang, L. Liu, Z.G. Yang, Reversed Austenite Growth Behavior of a 13% Cr-5% Ni Stainless Steel during Intercritical Annealing, Isij International, 56(2016) 148-153.
[25]P.C. Song, Y.Z. Ji, L. Chen, W.B. Liu, C. Zhang, L.Q. Chen, Z.G. Yang, Phase-field simulation of austenite growth behavior: Insights into the austenite memory phenomenon, Computational Materials Science, 117(2016) 139-150.

授权发明专利
[1]张弛,王泽胤,陈升伟,夏志新,杨志刚,陈浩,一种晶界析出强化的奥氏体耐热钢及其制备方法,授权日期:2016.6.29,中国,专利号ZL201410158289.X
[2]张弛,柳文波,夏志新,杨志刚,低活化钢及其制备方法, 授权日期:2015.8.7,中国,专利号:2013103034876
[3]王茹鸣,张弛,杨志刚,张玉朵,殷鸽,用于钢铁磷化的组合物及其用途,授权日期:2014.04.09,中国,专利号:2012100961122
[4]杨志刚,张玉朵,兰昊,张弛, 热障涂层粘结层材料,授权日期:2013.01.1,中国,专利号:200910241297X
[5]杨志刚,张弛,陶鹏,一种改善低合金高强钢组织和性能的方法,授权日期:2009.05.27,中国,专利号:2007101779681 

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