影响因子不断提升的材料综述性国际顶刊，今年我国有哪些高校问鼎呢？

2020-12-25 13:10:56 作者：虚谷纳物来源：材料人分享至：

1. 国际长篇顶级综述期刊Progress in materials science介绍

《Progress in Materials Science》专门发表材料科学与工程各领域的综述论文，该期刊不接受自由投稿，年均出版6-8期（每期刊出论文1-6篇），由编辑邀约在相关领域做出突出贡献的科研工作者撰稿。目前该期刊的影响因子高达31.56，在综述类期刊中仅次于《Nature materials review》（IF=71）。该期刊文章篇幅较长，对问题的总结一针见血，论证科学严谨，是对某一领域长期研究的综述。若无深厚之功力，很难在该期刊发表文章。

在Web of Science上，笔者查到2020年初至今，该期刊总共收录了48篇论文，引用次数高达556次。由于我国各大高校和研究所材料科学的进步，贡献了长达24篇的文稿，占据该期刊的综述的一半，美国则次之，如图1所示。这也一定程度代表了我国材料科学的快速进步和综合国力的不断提升。作为材料工程专业的基本材料，金属材料线管的综述则长达5篇，笔者今天分享的正是这5篇顶级综述。

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图 1 2020年各国在《Progress in Materials Science》期刊发表论文数统计

2. 我国高校2020年发表的长篇综述（金属材料方向）

1）西工大李文亚教授：冷喷涂固态成形钛及钛合金

以作者多年的研究成果为主线，深入探讨了冷喷涂钛及钛合金沉积体的影响因素和结合机制，并总结了冷喷涂与其他加工工艺的复合技术，旨在提升沉积体强塑性，随后总结了沉积体的应用，最后对沉积体的结合机制完善、强塑性的提升、在增材制造和修复再制造领域的应用等提出了展望。综述全文2万5千余字，分为7个大章节，共含9个重要表格和87张重要图片，引用了160余篇参考文献，内容涵盖了冷喷涂发现至今30多年来几乎所有关于冷喷涂钛及钛合金的研究成果。

与传统的高温工艺，如电弧增材制造、热喷涂、激光/电子束熔覆/增材制造相比，钛及其合金的冷喷涂（CS）涂层越来越受到研究人员和工业界的关注。由于喷雾颗粒的低温高速特性严格限制了喷雾粉末的氧化，带来了显著的冶金效益。然而，与其他材料相比，CS涂层Ti及其合金的工业应用受到限制，部分原因是由于缺乏对Ti及其合金的特殊颗粒沉积行为及其控制的全面认识。本文就钛及其合金在CS过程中的沉积特性作一综述，以期对钛及其合金在CS过程中的沉积特性有所了解，并拓展其应用领域。第一部分简要介绍了碳化硅的概况，以及用碳化硅制备钛及其合金涂层的基本特性。第二部分介绍了CS工艺参数对Ti及其合金沉积特性的影响。第三部分讨论了在CS过程中Ti及其合金颗粒的结合机理。第四部分论述了原位喷丸强化和激光辅助CS强化等方法。热处理、激光处理、热轧、热等静压和搅拌摩擦处理等喷涂后处理也能改善涂层的性能。此外，还提出了进一步的应用，如防护涂料、生物相容性涂料和添加剂制造。最后，对钛及其合金的沉积方法进行了总结和展望。

图2 冷喷系统布置[1]

2）北科大张勇教授课题组：材料中的锯齿流动和噪声行为

塑性变形固体中的锯齿和噪声行为与变形过程中的崩塌有关。在应力-应变曲线上，锯齿状特征表现为应力下降或应变跳跃。事实上，类似的锯齿状特征是无处不在的，在许多结构和功能材料，如非晶材料（金属玻璃，或大部分金属玻璃），高熵合金，高温合金，有序金属间化合物，形状记忆合金，电化学、碳素结构钢，孪晶诱导塑性，相变诱导塑性钢（TRIP钢）、铝镁合金、纳米材料、磁性功能材料等。由于许多材料具有独特的而又通用的特性，多国研究人员都关注于这一领域，试图找出导致材料锯齿行为的原因，以及从锯齿特性中可以了解到什么。例如，锯齿形特征包含塑性变形机制和变形过程中结构演化的信息。然而，由于影响锯齿行为的因素很多，同时也存在一些不确定或不可控的因素，要对大量的锯齿数据给出一个统一的画面是一件困难的任务。本文综述了近年来这一快速发展领域的研究成果，为阐明宏观性质与微观机制之间的关系提供一个新的视角。在这篇综述中，将讨论各种材料的锯齿行为。锯齿形特性的影响因素和变形机理是研究锯齿形特性的重要目标之一。一些统计性质，如应力降大小的分布和保持时间，被观察和用于量化锯齿行为。此外，还将讨论锯齿状流动的模型和理论，量化变形机理，为实验提供物理直观，并组织实验数据的方法。本文除了讨论许多固体材料应力-应变曲线上的锯齿状噪声外，还将讨论其它具有锯齿状噪声和集体噪声的系统，如地壳中的裂纹噪声（地震）、颗粒介质中的体积波动和随机充填系统中的干扰行为。

图3 这张示意图显示了材料行为、锯齿和噪音检测之间的关系，用于理解不同类型材料中流动单元的微观或纳米力学[2]。

3）北京理工大学熊志平教授：钢的聚集、纳米级沉淀和强化

先进结构钢不断创新的设计对制造业、汽车和建筑行业的未来发展至关重要。发生在纳米和原子尺度上的调控在控制钢的强度方面起着至关重要的作用。近年来，纳米沉淀强化钢的强度已实现了1 - 1.5 GPa。随着现代表征技术的发展，如高分辨率扫描透射电子显微镜和原子探针断层，可以在纳米尺度上洞察纳米析出物的溶质原子聚集和形成机制，以及它们与位错的相互作用及其产生的强化作用。在这篇综述中，重点是综述在从高强度低合金化到马氏体时效钢的一系列低温体心立方相（铁素体、贝氏体铁素体和马氏体）中团簇的形成和纳米沉淀。给出了这些特征的成核和生长的实验和模型数据。对可能的强化机制进行了回顾。最后，对这类钢今后的研究领域和面临的挑战进行了讨论。

图 4 颗粒对位错运动阻力的作用力分析[3]

4）黄永宪教授、曹健教授团队：搅拌摩擦焊接固有问题控制策略的最新进展

搅拌摩擦焊（FSW）是一种成熟的固态连接方法，由于其节能、环保、接头质量高等优点，在过去的20年里成为革命性的焊接技术。搅拌摩擦焊可以高效的连接铝合金、镁合金、Ti合金、聚合物及其它异类材料。近年来，搅拌摩擦焊在航空航天、铁路、可再生能源和汽车等多个领域受到了相当大的科技关注。为了扩大搅拌摩擦焊在制造领域的应用，必须解决三个固有问题——背支撑、焊接减薄和锁孔缺陷——以确保所制造产品的结构完整性、安全性和使用寿命。本文综述了近年来针对这些固有问题控制策略的研究进展，主要分为自支撑搅拌摩擦焊再制造、非焊接减薄搅拌摩擦焊再制造和摩擦搅拌摩擦焊再制造。重点介绍了相应的技术进展、工艺参数、冶金特性和力学性能。此外，系统地强调了所面临的挑战和未来展望。

图5 搅拌摩擦焊在工业制造领域的典型应用[4]。

5）西北工业大学闫娜教授：属材料在高应变速率下的剪切局部化

三个因素决定绝热剪切局部化：应变硬化（或软化）、应变速率硬化和热软化。其与大剪切应变（>1）、高应变速率（103-107 s-1）和高温（熔点40-100%）相关，均发生在宽度约为1-200μm的狭窄区域内。这通常是一个不希望出现的现象，导致失败，但也有希望出现的情况，例如，加工切屑的产生。本文综述了剪切带从产生到传播的理论和实验研究进展，重点介绍了三个方面：新颖的实验技术、新颖的材料和纳米/微结构效应。描述了金属材料在纳米和微观尺度绝热剪切带的主要特征。之前剪切带被是认为转化的条带，实际上是由纳米晶/超细晶粒组成的。本文这些晶粒是由于旋转再结晶过程破坏了微观组织而形成的。对hcp合金、bcc合金、fcc合金、高熵合金、纳米晶合金和金属非晶的剪切带内微观组织演变及其相互作用进行了力学分析。该领域的研究现状和未来研究的机会被确定。现代实验表征和计算技术使我们能够对先进材料中的绝热局部化及其避免有更深刻和预测性的理解。

图 6 （a）自1996年以来每年关于绝热剪切带或绝热剪切局部化的出版物数目；（b）每年被引用的总数[5]

参考文献：

[1] Wenya Li, Congcong Cao, Shuo Yin. Solid-state cold spraying of Ti and its alloys: A literature review. Progress in Materials Science 110 （2020） 100633.

[2] Yong Zhang, Jun Peng Liu, Shu Ying Chen, Xie Xie, Peter K. Liaw, Karin A. Dahmen, Jun Wei Qiao, Yan Li Wang. Serration and noise behaviors in materials. Progress in Materials Science 90 （2017） 358–460.

[3] Zhiping Xiong, Ilana Timokhina, Elena Pereloma. Clustering, nano-scale precipitation and strengthening of steels. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100764

[4] Xiangchen Meng, Yongxian Huang, Jian Cao, Junjun Shen, Jorge F. dos Santos. Recent progress on control strategies for inherent issues in friction stir welding. Progress in Materials Science 115 （2021） 100706.

[5] Na Yan, Zezhou Li, Yongbo Xu, Marc A. Meyers. Shear Localization in Metallic Materials at High Strain Rates. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100755

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