1996.9-2001.7 清華大學材料科學與工程系,直讀博士研究生, 獲材料學專業工學碩士學位, 材料學專業工學博士學位。
1994.9-1996.7 清華大學精密儀器與機械學系,本科雙學位,獲機械制造專業工學學士學位。
1991.9-1996.7 清華大學材料科學與工程系,本科,獲材料科學與工程專業工學學士學位。
2010.03- 至今 beat365,任黨委副書記負責教工、學生工作
2007.03-2010.03 清華大學材料科學與工程系,任業務辦主任負責系教務工作
2004.07-2007.03 清華大學材料科學與工程系,任學生組長負責本科生工作
2001.10-2003.12 日本茨城大學材料科學系, 博士後研究員,從事日本金屬研究與發展中心組織的納米金屬項目的研究
1996.09-1999.07 清華大學材料科學與工程系96級本科生輔導員
2018.12- 至今 清華大學材料科學與工程系 研究員
2005.12-2018.12 清華大學材料科學與工程系 副研究員
2004.01-2005.12 清華大學材料科學與工程系 助理教授
2001.10-2003.12 日本茨城大學材料科學系 博士後研究員
教學情況:
2004-至今 《材料力學性能基礎》-本科必修課,90人,48學時,獨立講授
2007-至今 《金屬材料學》-本科限選課,30人,32學時,獨立講授
2005-2007 《材料斷裂學》-研究生選修課,30人,48學時,講授24學時
2008-至今 《強度與斷裂》-研究生選修課,30人,48學時,獨立講授
研究方向:
(1)材料組織和性能的關系,極端條件下服役的材料
(2)中子輻照服役條件下低活化鋼
(3)大塑形變形性高鐵輪軌關系。
(4)超高強度馬氏體二次硬化鋼的延遲斷裂性能等
簡介:
金屬材料在極端條件的服役行為對于經濟、社會的發展起着至關重要的作用。例如低活化馬氏體鋼被認為是發展未來聚變示範堆和聚變動力堆首選的結構材料,優化其高溫力學性能和抗輻照性能是聚變能發展的核心問題;提高超高強度馬氏體二次硬化鋼的優良綜合性能,打破美國在其設計方面的壟斷,是我國新一代海上武器裝備材料發展的努力方向;提高耐熱鋼和高溫合金的高溫蠕變性能和高溫氧化性能是發展超超臨界燃氣輪機進而提高燃煤發電效率的基礎;優化現有珠光體輪軌材料組織和發展貝氏體輪軌材料是保證我國高速重載鐵路持續健康發展的關鍵等。申請人近十年來一直圍繞極端條件下服役的鋼鐵結構材料的合金設計、組織調控、力學性能控制與模拟開展相關基礎理論研究工作。作為項目負責人主持了國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃專項項目、國家自然科學基金、清華大學骨幹人才基金等多個項目,參與國家重點基礎研究發展計劃(973)項目。在Acta Mater., Appl. Phys. Lett., J. Nucl. Mater., Mater. Sci. Eng. A, Mater. Lett.等刊物上發表SCI文章141篇,授權國家發明專利6項。自 2013 年以來以第一作者或通訊作者身份發表的被SCI收錄的文獻 37 篇。以第一作者和通訊作者發表的文獻在 Web of Science 核心集中被他引 105 次。
以相變理論為基礎,基于材料基因工程理念,以材料微觀組織調控為核心,圍繞極端條件下服役的鋼鐵結構材料的合金設計、組織調控、力學性能模拟,聚焦高速重載鐵路用鋼、聚變堆用低活化鋼及艦艇燃氣輪機主軸用高強鋼等新型材料的研發開展工作。負責、參與并完成了多項973項目、國際熱核聚變實驗堆研究專項、國家自然科學基金等,發表SCI文章141篇,授權國家發明專利6項,為我國能源、軍工、軌道交通等領域的關鍵材料發展做出了重要的理論貢獻,科研成果得到了有效轉化。
主要的研究方向如下:
(1)高速、重載的鐵路用鋼:高速、重載時代,輪軌系統的疲勞傷損、辋裂等安全問題日益突出。當前對輪軌材料服役中表層微觀組織演化理論認識的缺乏成為了制約輪軌性能優化的關鍵因素,申請者開展了服役條件下輪軌接觸表層組織的動态損傷演變機制研究,建立了多場耦合彈塑性有限元及斷裂理論模型,揭示了影響現有珠光體輪軌材料服役性能的關鍵組織因素,構建了輪軌鋼疲勞失效基因鍊,為高性能輪軌材料組織結優化提供理論基礎。開展了新型高強、高韌、耐磨貝氏體輪軌材料的研發設計,參與研發的貝氏體轍叉已成功應用;參與研發的的貝氏體車輪,已在神華重載列車上開展服役實驗。申請人正與馬鞍山鋼鐵公司(國内最主要的貨車及高鐵車輪生産單位)籌建聯合研究中心,與南京鋼鐵公司合作開發新型貝氏體耐磨鋼。自2015年以來,參與了一項國家973項目,在Acta Mater., Mater. Sci. Eng. A等刊物上發表相關論文14篇,關于貝氏體輪軌材料的研發工作獲得冶金科學技術二等獎。
(2)聚變堆用低活化鋼:聚變堆時代,提高和預測結構核材料的高溫力學性能與抗輻照性能是确保安全服役的關鍵。申請人通過集成計算設計,形成了以析出優化和界面調控為主體的低活化鋼優化思路;耦合相變理論和多種強化機制,利用材料基因組的思路建立了針對低活化鋼在高溫輻照條件下的強度、韌性多尺度模型,可計算高溫輻照條件下低活化鋼的顯微組織演化過程及強韌性變化規律。申請人的研究為我國新一代聚變堆結構材料的研發打下了堅實基礎,為提高我國自主研發的低活化鋼的綜合服役性能提供了解決方案。近年來申請人在核材料領域負責了兩項國際熱核聚變實驗堆(ITER)研究專項、兩項國家自然科學基金,并應邀在2011年、2013年的國際聚變堆材料大會和2014年的核材料會議上做報告,在J. Nucl. Mater., Appl. Phys. Lett.等刊物上發表相關論文26篇,他引100餘次。
(3)艦艇燃氣輪機主軸用高強鋼:申請人與美國西北大學材料基因工程領軍團隊G.B. Olson研究團隊合作,利用材料基因組的設計思路,結合多尺度模拟手段,分析了海洋環境用高強鋼的強度、斷裂韌性、抗氫脆機理。建立了“第一性原理→多場耦合有限元→宏觀斷裂理論”的多尺度模型,改善了高Co-Ni二次硬化鋼的合金設計準則,并根據此設計準則制備了具有優良抗氫脆及應力腐蝕性能的高強鋼。此新型高強鋼用于艦艇燃氣輪機主軸,可大大提升艦艇在海洋環境等極端條件下的服役安全性。申請者近年來在Mater. Des., Mater. Sci. Eng. A等刊物上發表相關論文18篇,受到國内多家研究院所的關注。所開發的基于材料基因組設計思路的多尺度模拟方法和準則,用于指導鋼鐵材料的研發,可有效的縮短研發周期,降低研發成本,具有較好的應用前景。
從事的科研工作情況(按時間倒序)
A 近五年的項目
序号 |
項目名稱 |
項目來源 |
起止時間 |
項目單位 |
項目 負責人 |
經費(萬元) |
本人任務 及排名 |
1 |
界面對高溫輻照下低活化馬氏體鋼強度的影響研究 |
國家基金委 |
2018-2021 |
國家自然科學 基金委 |
張弛 |
60萬元 |
負責人,第一 |
2 |
國防基礎科研核科學挑戰專題:材料與化學前沿科學研究領域(第二批) |
國防科工局 |
2017-2020 |
中國工程物理 研究院 |
汪小琳 |
150萬元 |
骨幹 |
3 |
先進超超臨界鍋爐耐熱材料基礎研究 |
重點研發計劃 |
2017-2021 |
鋼鐵研究總院 |
劉正東 |
272萬元 (申請人承擔經費68萬) |
負責人,第二 |
4 |
基于量子力學等的環境适應性高強鋼的合金設計(1) |
企事業單位委托 |
2016-2020 |
鋼鐵研究總院 |
張弛 |
25萬元 |
負責人,第一 |
5 |
材料基因組模拟 技術咨詢 |
企事業單位委托 |
2016-2018 |
鋼鐵研究總院 |
張弛 |
10萬元 |
負責人,第一 |
6 |
基于液态金屬脆化的材料毀傷研究 |
清華自主科研 項目 |
2015-2016 |
清華大學 |
張弛 |
50萬 |
負責人,第一 |
7 |
中子輻照對低活化鋼的微結構及性能影響的模拟研究 |
ITER計劃專項 |
2015-2019 |
中華人民共和國科學科技部 |
趙紀軍 |
364萬 (申請人承擔經費162萬) |
共同承擔 第二 |
8 |
高速重載條件下輪軌材料表層組織及性能演化規律研究 |
國家973項目 |
2015-2019 |
中華人民共和國科學科技部 |
趙秀娟 |
310萬 (申請人承擔經費100萬) |
共同承擔 第二 |
9 |
高強鋼中氫分析的合作研究 |
清華大學國際科技合作項目 |
2015-2016 |
Kobe Steel, Ltd.(日本神戶制鋼) |
張弛 |
15萬元 |
負責人,第一 |
B 另按院系改革方案需提供的項目
序号 |
項目名稱 |
項目來源 |
起止時間 |
項目單位 |
項目 負責人 |
經費(萬元) |
本人任務 及排名 |
1 |
ITER計劃人才專項:核聚變堆關鍵材料的輻照損傷機理的基礎研究 |
ITER計劃專項人才課題 |
2011-2014 |
中華人民共和國科學科技部 |
張弛 |
285萬元 |
負責人,第一 |
2 |
高溫強磁場服役下低活馬氏體鋼中析出相變形為研究 |
國家自然 科學基金 |
2011-2013 |
國家自然基金委 |
張弛 |
38萬元 |
負責人,第一 |
3 |
高溫強磁場服役條件對低活性鐵素體/馬氏體鋼CLF-1微觀組織及性能影響的研究 |
企事業單位 委托 |
2010-2012 |
核工業西南物理 研究院 |
張弛 |
53萬元 |
負責人,第一 |
4 |
薄餅奧氏體-貝氏體/馬氏體相變産物的微觀結構表征與強韌化機理研究 |
北京鋼鐵 研究總院 |
2010-2014 |
北京鋼鐵研究院 |
張弛 |
40萬元 |
負責人,第一 |
5 |
高強鋼中氫分析的合作研究 |
國際合作 項目 |
2008-2013 |
Kobe Steel, Ltd.(神戶制鋼) |
張弛 |
800萬日元 |
負責人,第一 |
近期論文(及專利)
[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.
授權發明專利
[1]張弛,王澤胤,陳升偉,夏志新,楊志剛,陳浩,一種晶界析出強化的奧氏體耐熱鋼及其制備方法,授權日期:2016.6.29,中國,專利号ZL201410158289.X
[2]張弛,柳文波,夏志新,楊志剛,低活化鋼及其制備方法, 授權日期:2015.8.7,中國,專利号:2013103034876
[3]王茹鳴,張弛,楊志剛,張玉朵,殷鴿,用于鋼鐵磷化的組合物及其用途,授權日期:2014.04.09,中國,專利号:2012100961122
[4]楊志剛,張玉朵,蘭昊,張弛, 熱障塗層粘結層材料,授權日期:2013.01.1,中國,專利号:200910241297X
[5]楊志剛,張弛,陶鵬,一種改善低合金高強鋼組織和性能的方法,授權日期:2009.05.27,中國,專利号:2007101779681