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材料加工工程簡介

一、學科及代碼

材料加工工程 080503

二、材料加工工程學科概況

材料加工工程學科2002年首次被評為國家級重點學科，2007年再次被評為國家級重點學科，也是目前河南省唯一一個工科類國家級重點學科。

材料加工工程學科1986年獲碩士學位授予權，1984年起開始與清華大學、大連理工大學、西安交通大學、北京科技大學等重點高校聯合或獨立培養博士生27人，1998年獲“材料加工工程”博士學位授予權。

材料加工工程學科現有專職教學、科研人員62人，其中中科院院士2人，教授16人，副教授15人，講師18人，博士生導師5人，其中具有博士學位人員27人；國家級突出貢獻專家3人，入選國家“百千萬人才工程”2人。

學科點主要從事高分子材料成型及模具CAE技術、新型合金及加工技術、高分子材料及其制備技術、高溫功能材料及其制備技術等方面研究及開發工作。近年來先后承擔并完成包括國家“八五”“九五”“十五”重點科技攻關、國家“十一五”科技支撐計劃，國家載人航天計劃，國家“973”、“863”計劃，國家自然科學基金重大、重點和杰出青年基金等在內的科研開發項目100余項，獨立獲得包括國家科技進步二等獎2項，省部級科技獎勵30余項。

學科點實驗室面積12000余平方米，擁有原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紅外光譜儀、GPC分子量測定儀、熱分析系統（DMA、DSC和TG等）、流變儀、偏光顯微鏡、萬能電子拉力實驗機等材料分析、測試和加工設備，總值9000余萬元。已形成“一級學科博士授予權點－博士后科研流動站－國家重點學科－國家工程研究中心－教育部及河南省重點實驗室”一體化的培養高層次人才和進行高水平科學研究的基地。支撐本學科的主要科研基地有：

橡塑模具國家工程研究中心

材料成型過程與模具教育部重點實驗室

高溫功能材料河南省重點實驗室

模具、材料工程及裝備河南省高等學校重點學科開放實驗室

高分子材料河南省高等學校重點學科開放實驗室

高分子材料河南省高校工程技術研究中心

鋁合金材料及加工河南省工程技術研究中心

鎂合金及制品河南省工程研究中心

汽車材料鄭州市重點實驗室

鄭州大學材料研究中心

三、主要研究方向及學術帶頭人

（1）高分子材料成型加工及模具技術

本方向主要從事塑料成型加工、塑料模具優化設計與制造等領域的理論、技術和數值模擬方法的研究。

l塑料成型過程及模具設計中的數值模擬技術。針對塑料主要成型加工方式和模具技術，以材料性能表征─成型過程模擬─微觀結構演化─模具優化設計─制品性能控制為主線，沿著多學科的交叉和滲透的技術路線，研究塑料成型過程的物理、力學機理，數學模型和計算方法，并開發相應的CAD/CAM/CAE集成化軟件。

l塑料成型過程及最終制品的多尺度關聯模型和相關的多尺度算法。重點開展模塑過程中宏、介、微觀耦合的過程動力學、非平衡熱力學、復雜流體動力學問題的多尺度關聯模型和高性能計算方法等問題的研究。

l國家戰略用塑料制品的制造和結構性能分析。航天用惡劣環境下防輻射和高光譜透過率塑料件成型、及模具設計制造技術；高鐵用高低溫環境下的高抗沖擊性能塑料件成型、及模具設計制造技術等。

l塑料微成型和微加工理論和技術。重點開展微注塑模擬理論及方法，微制品的可成型性和可復制性理論等問題的研究。

學術帶頭人：申長雨，中國科學院院士，博士生導師。1963年6月出生于河南南陽，1990獲大連理工大學計算力學專業博士學位，國家杰出青年基金獲得者。目前擔任鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心主任，材料成型及模具技術教育部重點實驗室主任，國家級重點學科“材料加工工程”第一學術帶頭人。兼任中國青年科協副主席、中國科協委員、中國模具協會技術委員會委員、中國塑料加工學會應用工程塑料分會副理事長、中國工程塑料學會加工專業委員會副主任委員、教育部高分子材料教學指導委員會副主任、河南省模具協會理事長、河南省科協副主席、河南省青年科協主席等職。并兼任《化工學報》、《應用數學與力學》、《中國塑料》、《模具工業》、《塑料》、《工程塑料應用》等雜志編委。

長期從事塑料、橡膠等材料的加工理論和方法、塑料模具設計與制造技術等領域的研究。拓展了我國塑料成型宏觀和微觀模擬仿真新領域，發展了具有自主產權的塑料成型及模具設計CAE軟件；建立起航天用結構塑料件制造新理論和方法，為2008年我國神七載人航天工程做出了重要貢獻，所帶領的團隊，作為全國20個獲獎集體之一，榮獲“中國載人航天工程突出貢獻”獎勵；主持建立了我國首批利用世行貸款建設的47個國家工程研究中心之一──橡塑模具國家工程研究中心，發展了一系列塑料先進成型理論、方法和模具設計技術，為我國塑料加工、模具制造及相關產業的技術進步起到了積極的推動作用。共出版專著6部，發表學術論文260余篇，其中EI收錄論文117篇，SCI收錄論文33篇。作為第一完成人獲得國家科技進步二等獎2項，省部級一等獎3項，二等獎2項，并獲2008年河南省最高科技獎“河南省科學技術杰出貢獻獎”。

主要團隊成員：陳靜波教授，劉春太教授，趙振峰教授，曹偉教授，王亞明教授，李海梅教授等。

（2）新型合金及加工技術

l生物鎂合金材料研究：本研究的重點為新型生物鎂合金的制備和性能優化、表面改性處理及形成機制研究；亞快速凝固工藝對新型生物鎂合金組織和腐蝕性能的影響；新型生物鎂合金體外、體內降解規律及生物相容性研究；新型生物鎂合金心血管支架設計與加工；新型生物鎂合金骨固定器件設計與加工等。

l高性能鎂合金材料的研究：研究的重點包括高性能變形鎂合金材料的開發及其成形技術、耐熱鎂合金與高性能鑄造鎂合金。

l高性能鋁合金板帶箔及細化劑研究：本研究的重點為高性能鋁合金板帶箔的加工成型，包括6000系鋁合金汽車車身板材、高壓電子鋁箔、哈茲列特連鑄連軋鋁合金板帶、電解鋁液直接鑄軋生產PS板及鋁合金細化劑的研究與開發等，研究高性能與高精度鋁合金板帶箔生產中的關鍵技術問題，實現生產過程的短流程與節能降耗。

l大塊非晶合金研究：制備含有準晶相、高熔點金屬相、陶瓷顆粒以及片狀石墨的大塊非晶復合材料，對這些不同種類第二項影響大塊非晶塑性變形行為的機理進行研究；通過合理設計合金成分，成功研制出具有高強度和塑性的CuZr基金屬玻璃材料，其斷裂強度達1800MPa以上，同時具有一般非晶材料中不具備的加工硬化效應；研究發現這種合金中的非晶基體在保證提供高強度的同時，生成的馬氏體相將阻礙剪切帶的快速蔓延，并提供塑性變形。

學術帶頭人：關紹康，博士，教授，博士研究生導師。1995年畢業于北京科技大學材料加工工程專業，獲博士學位。現任國務院學位委員會第六屆材料學與工程學科評議組成員，第二屆全國教學名師，國務院政府特殊津貼專家，教育部材料成型過程與模具重點實驗室副主任，河南省鎂合金及制品工程研究中心副主任，鄭州大學材料研究中心主任，中國材料研究學會常務理事，中國鑄造學會理事，中國鎂業協會專家，河南省鑄造學會理事長，河南省有色金屬學會副理事長，中國有色金屬學報（中、英文版）和特種鑄造及有色合金編委等職務。

一直從事材料科學與工程的研究工作，主持國家“863”高技術項目、國家“973”項目、國家自然科學基金、博士點基金項目等19項，通過國家及省部級以上鑒定12項，其中8項達到國際先進水平；獲省部級以上獎勵10項，其中河南省科技進步二等獎3項，授權國家發明專利8項；在國內外著名期刊上發表學術論文208篇，，被SCI、EI收錄65次，撰寫學術專著5部；先后指導博士研究生14人（其中8人已畢業獲博士學位）、碩士研究生46人（其中31人已畢業獲碩士學位）。

主要團隊成員：孫玉福教授，趙紅亮教授，李慶奎教授，劉勝新教授，李福山教授，孫玉峰副教授，王利國副教授，朱世杰副教授等。

(3)高分子材料及其制備技術
l光電轉換高分子材料：通過運用能帶隙工程來調節聚合物的光吸收和把光富集染料引入聚合物的主鏈或側基上，設計并合成了含苝酰亞胺的聚合物材料B12B，其吸收光譜在400-800nm之間，覆蓋了整個可見光區，其可以有效地利用太陽光，是理想的n型半導體光吸收材料。通過在分子主鏈中構筑Donor-Acceptor交替結構，有效地降低了聚合物半導體的能帶隙，得到了兩個在可見光區具有寬吸收波段的共軛聚合物材料PQS和PQSe。利用這些材料作為光活性層構筑電致發光器件和太陽能電池器件的研究正在進行中。

l新型尼龍類工程塑料：開發出“中華牌”的長碳鏈尼龍，在長碳鏈尼龍合成路線上另辟新徑，以石油副產品輕蠟經微生物發酵得到的長碳鏈二元酸為原料，經過近二十年的努力，攻克了原料提純、腈化、胺化、成鹽、聚合等多個技術難題，對有關基礎理論進行了比較系統的研究，開發出一套新工藝，合成出了一系列石油發酵長碳鏈尼龍。以其中尼龍1212為例，它是世界上工業化生產的第三個長碳鏈尼龍、第一個雙號碼長碳鏈尼龍，也是我國至今唯一一個具有自主知識產權的長碳鏈尼龍類工程塑料品種；

l超臨界流體技術在高分子材料中的應用：首次發現了超臨界二氧化碳中的高分子材料表面的同質誘導附生結晶現象，并首次引入溶度參數的概念來討論超臨界二氧化碳、插嵌單體的相對溶解度以及在聚合物基質上的協同分配乃至競爭問題，這些研究對于在超臨界條件下實現無污染、高效率、分布均勻和過程可控的高分子材料或復合材料的合成和改性具有創新意義。

學術帶頭人：曹少魁教授，博士生導師，1960年出生，1988年由中國科學院化學研究所獲理學博士學位，1991-1994年在日本東北大學工學部從事博士后研究，教育部第四屆科學技術委員會材料學部委員、國務院政府特殊津貼獲得者、河南省優秀專家、首批河南省高等學校創新人才培養對象、河南省化學學會常務理事、河南省化學學會高分子專業委員會主任委員。先后主持承擔國家自然科學基金、國家教委優秀年輕教師基金、教育部骨干教師基金、河南省杰出青年基金等省部級以上科研項目多項。主要研究領域為由分子設計出發進行功能性高分子材料的制備與應用基礎研究。迄今已在國內外正式出版的學術刊物上發表學術論文40余篇，其中被SCI收錄的有10篇、被EI收錄的有15篇。

主要團隊成員：趙清香教授，許群教授，朱誠身教授，劉民英教授，石軍教授，王玉東教授等。

（4）高溫功能材料及其制備技術
l高溫功能材料。立足我國耐火材料資源優勢，研究開發優質合成耐火原料，并開展特種高溫功能材料的制備工藝、結構與高溫性能的研究，以滿足高溫工業新技術發展的需要。已開發出有特色的礬土基優質合成原料、電熔改性料、氮化還原轉型料。在此基礎上開發出特種功能耐火制品，、主要用于滑動水口、連鑄水口、透氣塞、精煉包襯渣線、特種窯具和高溫耐磨部位等。

l高性能水泥基復合材料研究。利用河南的資源優勢，通過摻加引導性、功能性組分及應用特殊工藝，制備高性能與復合功能水泥基材料，尤其在引導性和功能性組分的改性與功能引入機理以及結構特征對水泥基材料性能影響、功能發揮與損毀機理進行深入研究。

l生態環境材料的研究。近年來主要集中在工業廢棄物（粉煤灰、煤矸石、低品位尾礦）和建筑垃圾等資源的高附加值成分的提取方法和全部資源化利用的深加工機理和用途開發研究。

學術帶頭人：鐘香崇，中國科學院院士，1921年11月生，1941年畢業于香港大學，1949年獲英國里茲大學博士學位并回國投身新中國建設，1963年開始籌建洛陽耐火材料研究所并任所長、總工程師；1984年被批準為博士生導師，1991年當選中國科學院院士，1993年被評為聯合國國際耐火材料學術會議的杰出終身會員并任國際執行委員會委員。

鐘香崇院士從事耐火材料工作50余年，是我國耐火材料專業的首席科學家，在耐火材料的組成、結構和高溫性能方面的系統研究有相當的深度和廣度。他組織指導了我國鋁鎂磚和高鋁磚、氧氣轉爐爐襯材料和連鑄長水口，以及耐火纖維和絕熱板等新型耐火材料的研究和開發；在耐火材料高溫力學性能的研究上有獨到之處，發展了耐火材料學科理論，在內容和水平上居國際前沿。為我國冶金工業和耐火材料研究開發做出了卓越貢獻。

主要團隊成員：葉方保教授，葉國田教授，賈曉林教授，徐恩霞教授、葛鐵柱副教授、李素平副教授等。