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材料服役行为高效评价与预测技术分中心
  • 材料服役性能大数据技术团队

  • 李晓刚
  • 杜翠薇
  • 董超芳
  • 张达威

骨干成员

李晓刚              北京科技大学教授,973首席科学家

杜翠薇              北京科技大学教授

董超芳              北京科技大学教授,优青

张达威              北京科技大学教授

研究背景

我国“海洋开发”和“一带一路”战略对桥梁钢、油轮货油舱钢、岛礁用钢及防护涂层提出了更高的要求。然而,耐蚀性成为制约海洋材料品质提升的关键瓶颈,主要存在耐蚀性评价周期长、缺乏实际环境下的腐蚀数据等两方面问题。伴随着“材料基因工程”(MGE)学科的发展,通过并发式计算和集成计算材料工程(ICME)可有效加速新材料的研发,采用MGE的新理念和模式,可大幅度缩短新型海洋材料研发时间,提高其产品质量,有望为更准确地预测海洋工程材料装备的服役寿命提供技术支撑。

【研究目标】

基于海洋工程材料计算、实验与生产数据全流程数据的自动采集、积累、整合与应用,研发高通量试验与耐蚀性评价技术,揭示海洋工程材料微观组织、结构和耐蚀性之间内在规律,实现材料成分组织调控技术优化,突破多尺度数据建模和仿真技术瓶颈;建立拥有的海洋工程材料环境和组织结构微区腐蚀性能及防护体系腐蚀大数据的数据高通量采集及机器学习技术,形成专用数据库系统,缩短开发高品质海洋工程材料的时间并降低研发成本。

【主要研究内容】

1.高通量腐蚀数据采集技术

2.腐蚀大数据的机器学习技术

3.腐蚀等级动态数字地图技术

4.新型海洋材料设计与研发

【重要研究进展】

  1.  材料腐蚀大数据研究

    基于国家材料环境腐蚀平台长期野外试验研究,积累了大量材料环境腐蚀数据,建成了我国数据量最大、内容最为丰富的材料腐蚀数据库,创建了国家级腐蚀数据共享服务平台。提出了“腐蚀大数据”科学概念,建立了腐蚀数据高通量无线采集、处理与共享的新模式,建立了系列化腐蚀大数据挖掘方法,以及腐蚀行为演变动力学多尺度仿真模型,为材料腐蚀基因工程研究做出了有益探索和示范作用,并广泛应用于海工、电力、石化、交通、航空航天等领域。出版了国内外首部“材料腐蚀信息学”专著,并以“Materials science: share corrosion data”为主题在《Nature》期刊发表了评述性论文,系统提出了“腐蚀大数据”的原创性学术观点及其理论框架与技术模式。

     

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     新型耐蚀结构钢研发及“一带一路”工程应用


  2. 基于长期数据积累,获得了合金元素含量对结构钢腐蚀初期影响规律;提出腐蚀初期锈层微区结构是决定耐蚀性能的关键因素新理论;发明了系列化室内模拟苛刻环境加速腐蚀试验新技术,原创性提出了耐腐蚀结构钢微纳米尺度组织调控技术和微区腐蚀电化学评价技术。基于海洋环境氯离子腐蚀局部电化学特征研究成果,形成了耐蚀合金化控制、氧化皮控制及焊接组织全流程控制关键技术,与南钢等企业合作开发了系列化耐蚀钢材新品种,成功应用于中马友谊大桥、巴西淡水河谷等“一带一路”沿线重大工程。部分相关成果获江苏省科技进步一等奖。

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团队成果


1.发表论文

序号

论文名称

发表刊物

发表

时间

收录类别

作者

1

Passive film on 2205 duplex stainless steel studied by photoelectrochemistry and ARXPS methods

Corrosion Science

2019.01

SCI

Jizheng Yao, Digby D.Macdonald, Chaofang, Dong

2

Self-healing mechanisms in smart protective coatings: A review

Corrosion Science

2018.11

SCI

Fan Zhang, Pengfei Ju, Mengqiu Pan, Dawei Zhang, Yao Huang, Guoliang Li, Xiaogang Li

3

Laboratory investigation of microbiologically influenced corrosion of Q235 carbon steel by halophilic archaea Natronorubrum tibetense

Corrosion Science

2018.12

SCI

Hongchang Qian, Dawei Zhang, Yuntian Lou, Ziyu Li, Dake Xu, Cuiwei Du, Xiaogang Li

4

Mussel-inspired superhydrophilic surface with enhanced antimicrobial properties under immersed and atmospheric conditions

Applied Surface Science

2019.01

SCI

Hongchang Qian, Jingzhi Yang, Yuntian Lou, Obaid ur Rahman, Ziyu Li, Xuan Ding, Jin Gao, Cuiwei Du, Dawei Zhang

2.授权与申请专利

(1)授权发明专利  

序号

专利名称

专利授权号

获准国别

完成人

类型

授权日期

1

一种热扩散制备耐蚀钢筋的方法

106947939

中国

程学群,  李翔,  李晓刚,  董超芳,  黄运华,  肖葵

发明专利

2018-12-07

2

一种可控液膜厚度的薄液膜腐蚀电化学测试装置及方法

105954187

中国

李晓刚,  柳伟,  齐小龙

发明专利

2019-02-15

3

一种深海环境用高性能铝合金牺牲阳极及其制备方法

105734588

中国

李晓刚,  杜翠薇,  刘凯,  刘智勇,  张新微

发明专利

2018-06-12

4

一种用于微量腐蚀性气体氛围下的薄液膜原位测试装置

104777093

中国

李晓刚,  易盼,  肖葵,  董超芳,  吴俊升,  丁康康,  王旭

发明专利

2018-02-16

5

Method for preparing stainless reinforcing steel bar resistant to corrosion of chloride ions

US10041164B2

美国

李晓刚, 程学群,  董超芳,  杜翠薇,  张达威

发明专利

2018-08-07

2)申请专利

序号

专利名称

专利申请号

获准国别

完成人

类型

申请日期

1

一种基于高通量积分电量的局部环境腐蚀性评价方法

201810645170

中国

李晓刚;蔡志梅;蔡桢梁;程学群

发明专利

2018-06-21

2

一种模拟多环境因素的盐雾/紫外耦合加速试验方法

201810988711

中国

高瑾;王睿;李晓刚;郭斐斐;张志

发明专利

2018-08-28

3

一种高精度控制薄液膜厚度形成装置及使用方法

201810732075

中国

董超芳;易盼;肖葵;纪毓成;敖敏;李晓刚

发明专利

2018-07-05

4

一种适用于大数据监测环境腐蚀性的柔性传感器及监测方法

201810645991

中国

李晓刚;蔡志梅;蔡桢梁;程学群

发明专利

2018-06-21

5

一种微区电化学评定钢材耐局部腐蚀性能的方法

201711240009

中国

李晓刚;刘超;程学群;张达威;刘智勇

发明专利

2017-11-30

6

一种评定钢材中夹杂物种类及其诱发点蚀趋势的方法

201711136460

中国

李晓刚;刘超;程学群;刘智勇;张达威

发明专利

2017-11-16

7

一种微区电化学评定钢材点蚀概率的方法

201710789647

中国

李晓刚;杨颖;程学群;肖葵;董超芳;黄运华

发明专利

2017-09-05

8

一种大气环境下金属材料腐蚀性在线监测信息系统

201811205099

中国

付冬梅,  王高远,  李颖,  李卓林,  陈亮,  孟金桃,  张慧杰,  李晓刚

发明专利

2018-10-16

9

模拟不锈钢在工业海洋大气环境下腐蚀过程的试验方法

201811205096

中国

肖葵,  白子恒,  李晓刚,  董超芳,  吴俊升

发明专利

2018-10-16

 3.科研奖励

序号

奖项名称

颁发单位

等级

获奖成果名称

获奖人

获奖时间

1

江苏省科技进步奖

江苏省人民政府

一等

新型系列耐腐蚀结构钢开发关键技术创新及产业化

李晓刚、赵晋斌、程学群、祝瑞荣、肖葵、赵柏杰、吴俊升、吴年春、

尹雨群、李翔、王军

2017

4.出版专著

序号

专著名称

出版社

出版时间

作者

1

材料环境腐蚀试验技术——野外曝露试验标准

中国质检出版社;中国标准出版社

2018.04

李晓刚


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