近期，由傅恒志院士主持撰寫的學術專著《航空航天材料定向凝固》經科學出版社正式出版發行。

傅恒志院士

　　此專著立足于我國當前對高性能空天結構材料的重大需求，涉及了定向凝固理論、技術及典型航空航天材料三大板塊，許多內容是傅恒志院士團隊多年以來的研究成果，不僅涵蓋了定向凝固過程中的基礎科學理論，以及定向凝固技術的革新，并首次系統展示了晶體生長取向控制、電磁約束成形和電磁冷坩堝定向凝固的研究成果及其獨特優勢，分析了高溫合金、高溫金屬間化合物和氧化物共晶陶瓷等材料的定向凝固制備技術、組織和力學性能。此書兼具基礎性和工程性，是目前我國唯一一部系統全面論述航空航天高溫材料定向凝固的原創性學術著作。

　　當前，隨著新一代空天動力裝備包括航空發動機、燃氣輪機和高速航天飛行器性能的不斷提升，高溫結構材料及其制備技術成為其發展過程中的難點和瓶頸，備受設計研發人員和學術界的關注。定向凝固技術發展于20世紀初的布里奇曼法，其基本原理是控制材料在單方向熱流條件下逐層凝固，晶體生長為逆熱流方向進行。定向凝固后的材料由于消除了橫向晶界，其初熔溫度和高溫性能得以大幅提升。其中，航空發動機用定向及單晶高溫合金葉片制備成為定向凝固技術應用的典型范例，帶動了航空發動機跨時代的發展。

　　20世紀50年代后，隨著凝固過程定量化研究的發展以及凝固科學的出現，研究人員對液固相變過程微觀特性進行了系統、深入的研究，并將傳熱、傳質、對流及界面科學應用于液固相變過程、凝固組織的分析和描述，先后發展出固相形核理論、界面形態演化理論、共晶/包晶/偏晶凝固理論等，形成了一個較為完整凝固理論體系。當今凝固理論已成為金屬材料錠坯質量控制、機械行業鑄件和鍛件毛坯制造以及非平衡組織、各向異性組織乃至非晶、納米晶等先進材料制備的共性理論基礎。層出不窮的凝固控制技術支撐著各種現代工業技術的發展。

　　可以發現，凝固理論中的很多內容是源于人們對定向凝固研究結果的認識和描述，同時，人們在定向凝固研究中也借鑒了許多其它凝固研究工作的成果。隨著定向凝固理論和技術的持續發展，以及航空航天用高性能結構材料的研制，為定向凝固技術提供了新的發展空間和機遇，在基本原理和技術研究上都期待著新的突破。當前，在對柱狀晶及單晶高溫合金生長認識的基礎上，為進一步獲得各向異性可控的材料，定向凝固朝著更為精確化的晶體取向、枝晶取向乃至多元多相合金顯微組織協同控制的方向發展；同時，為了獲得具有更為優異性能的顯微組織，加熱方式、強制冷卻、物理場施加等凝固技術手段也在不斷革新。

　　傅恒志院士團隊長期以來從事高溫合金和定向凝固研究，為推動我國航空航天高性能材料的發展，多年來帶領他的弟子及研究團隊不懈地耕耘在定向凝固科研一線，在定向凝固理論、技術、材料及其在航空發動機上的應用作出了卓越貢獻。其中，由傅院士領導開發的“高溫度梯度定向凝固制備超細化材料”技術便是這一發展過程中的典型例證，其研制出的超細化柱晶新型材料的高溫性能特別是蠕變、持久性能得到幾倍、十幾倍甚至更高的提升，預示了令人向往的前景。

　　“老當益壯，寧移白首之心。”近年來，傅恒志院士不顧年事已高，仍以忘我的精神帶領團隊從事定向凝固創新性研究，并在國際上首次提出“電磁約束成形定向凝固”和“電磁冷坩堝定向凝固”思想，這對傳統定向凝固理論和技術提出了新的挑戰，也隨之產生了很多值得研究的新的基礎科學、工程技術問題。在傅院士領導下，西工大和哈工大團隊對此進行了多年潛心研究，取得的成果已經展現出其巨大的優勢和發展潛力。

　　《航空航天材料定向凝固》一書便是在這樣的背景下孕育而生的。全書由傅恒志院士提出思想體系及框架，共8章：第一章，緒論；第二章，多元多相合金定向凝固；第三章，定向凝固晶體生長取向與界面各向異性；第四章，電磁約束成形定向凝固；第五章，電磁冷坩堝定向凝固；第六章，高溫合金定向凝固；第七章，金屬間化合物結構材料定向凝固；第八章，陶瓷材料定向凝固。傅恒志院士本人親自撰寫了該書第一章、第二章、第三章、第五章和第七章的全部或部分內容，材料學院沈軍教授、劉林教授、張軍教授、李雙明教授、楊劼人副教授和哈工大駱良順副教授參與了部分章節的撰寫工作。材料學院李金山教授、蘇海軍教授和李曉歷高工為書稿的出版開展了大量工作。全書翔實地介紹了傅恒志院士及其團隊多年來的研究成果，對定向凝固科學技術研究和航空航天高溫材料創新發展都具有重要的指導作用與實用價值。書中運用大量實驗數據，取得了對多元多相合金的定向生長、界面各向異性、晶體取向、組織演化與控制等領域的新認識，凝結了新觀點，充實并發展了定向凝固理論；創新性提出了高溫度梯度超細化定向凝固、電磁約束成形、電磁冷坩堝定向凝固、晶體生長及單晶取向控制等定向凝固技術；介紹了以高溫合金、單晶合金、金屬間化合物、難熔金屬、先進陶瓷為代表的新型材料制備工作，其中，金屬間化合物及陶瓷材料很可能成為下一代空天飛行器動力機構的關鍵結構材料。

　　翻閱完《航空航天材料定向凝固》的讀者都能強烈感受到，這部專著是傅恒志院士及其研究團隊對定向凝固理論及實踐研究的系統思考和總結。整個書稿從思想提出、框架構建、內容論證、章節確定，到撰寫、修改及最后的校稿、出版工作，歷經近3年，傅恒志院士在其中注入了大量心血和精力，不遺余力的把握著全書的內容體系和脈絡，撰寫團隊只為了能更好的將他對定向凝固的認識、理解和經驗介紹給相關領域科研工作者及技術人員。

　　回顧定向凝固的發展歷程，可以看到，定向凝固技術從誕生的那一天起，就肩負著極強的工程化背景，其技術目的性和產品應用特點都非常鮮明。因此，在書稿的撰寫過程中，傅恒志院士始終強調這應該是一部基礎性和工程性兼備的著作，主要對象為航空航天領域的相關科研人員、研究生及高年級本科生，同時也適用于材料學科、冶金學科的相關科研人員和研究生。

　　著名超導和稀有金屬材料專家周廉院士在本書序言中寫到：“傅恒志院士是材料界凝固學大師，多年來他指導西北工業大學凝固技術國家重點實驗室取得了多項突出成果。近年來，他不顧年事已高，仍在西北工業大學及哈爾濱工業大學科研一線帶領學生從事定向凝固創新性研究，并取得了一批成果，他是材料界同行值得尊敬和學習的楷模。本書必將推動凝固科學及材料科學的發展，特別是對航空發動機當前使用的高溫結構材料的研制及下一代結構材料的發展具有重要的指導意義。”

　　西工大材料學院杰出校友趙振業院士在通閱完此書后感慨道：“《航空航天材料定向凝固》不僅是一部學術性、基礎性很強的專著，更是一部凝固領域內難得的教科書。它為研究和使用高溫合金的工程技術人員、高等院校的材料科學與工程專業教師和研究生帶來理論、技術知識和研究方法教益。我與傅恒志院士有較多接觸，讀《航空航天材料定向凝固》如見其人，智慧、剛毅、追求。一位八十多歲高齡老人奉獻了如此巨著，如此的研究和如此的成果，他是一位令我敬佩的、真正的教授和博士生導師。”

　　令人深感敬佩的是，在本書正式出版后，傅恒志院士仍然沒有停止他對航空航天材料發展的思考和工作。在新材料和新技術發展日新月異的今天，傅院士強烈的感受到，對于一名航空航天材料領域工作者，只有對高溫結構材料物理本質有更為深刻的理解和認識，才能更堅實的推進當下的工作，也才有可能在未來新材料、新合金的研究中厚積薄發，做出真正有價值的工作。然而，目前情況不容樂觀，在中國的高校和科研單位中，鮮有結合工程背景、系統全面介紹高溫結構材料物理結構及其組織性能相關性的課程。針對此情況，傅恒志院士筆耕不輟，希望將自己畢生的思想、知識和經驗更多的傳播給年輕的學子和工作者，并計劃通過講座和研討會的形式和大家交流分享他的心得體會。讓我們翹首以待，感受傅老先生對學術的這份熱愛、執著與追求。

責任編輯：王元

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