叶丰:材料探幽 引行业新风

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21世纪科技发展的主要方向之一便是新材料的研制和应用，新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。中国的材料科学家默默耕耘，十几年磨一剑，在新材料的研究领域屡创佳绩，为我国新材料的发展做出了突出贡献，这里也包括了北京科技大学新金属材料国家重点实验室叶丰教授。

海外求索 潜心磨剑

1993年叶丰毕业于清华大学材料系，1999年他在中国科学院金属研究所获博士学位。在中国科学院金属研究所，他参加了米晶和非晶态合金的研究。共8篇，其中包括两篇Acta Materialia和一篇Physical Review B，影响因子都在3以上。

随着研究和学习的不断深入，叶丰对知识的渴望越来越强烈，为了获取更多的知识，他开始了远赴重洋的求索之路。

叶丰2000年获得了德国洪堡奖学金，他与德国卡尔斯鲁厄研究中心的H. Gleiter教授和Roland Wuerschum教授合作，研究“受束缚液体的原子扩散”，实验结果对于NdFeB永磁合金的制备和热压成型提供理论支持，并弄清了其蠕变机制是通过溶解-沉积机制完成。他在Physical Review Letters (影响因子7.489)上发表一篇论文

2002年，叶丰申请了德国马普基金会(MPG)项目，获得资助，他与斯图加特大学H.-E. Schaefer教授合作，负责研究“大块金属玻璃的原子结构”。金属玻璃的玻璃转变一直是凝聚态物理上的难点和热点。他回国后继续此项合作研究，获得重要进展。

在德国期间，叶丰还参加了两项德国科学基金会(DFG)项目，研究纳米晶材料的晶界结构和晶界扩散，以及金属间化合物和准晶中的原子空位。经过他和其他成员的不懈努力，这两项研究都取得了良好的进展。

在德国的研究学习不仅给了叶丰更丰富的知识和开阔的视野，也让世界认识了优秀的中国科研人。Schaefer教授认为叶丰“是一个非常优秀的实验科学家，熟悉表征物体性能的各种实验技术..., 具有较高的教学能力...”。Wuerschum教授评价他“是一名严谨的具有奉献精神的材料科学工作者…不但具有深厚的理论知识，而且具有非常杰出的实验技能…在选择研究方向，规划研究步骤方面具有敏锐的科学洞察力”。

2004年叶丰回国后进入北京科技大学，主要从事大块金属玻璃的结构，轻合金结构材料，和冷轧高硅钢的制备技术的研究，有独当一面能力的他已获得两项自然科学基金面上项目，和一项北京市科委人才项目，同时还参与了973.863计划等研究项目。

冷轧高硅钢制备技术

硅钢是一种重要的软磁材料，约占磁性材料总量的90-95%，是发展电力和电讯工业的基础材料之一，被广泛应用于各种机电设备。硅钢由于用量巨大，在硅钢铁芯上消耗的能量也很大，当使用频率超过400Hz时，含硅量为3%的普通硅钢的铁损迅速增加。采用高频铁损值低的高硅钢材料，不仅比采用普通硅钢具有更高的效率和更佳的节能特性，而且可以提高转子强度，缩小体积。所以使用低铁损的高硅钢，对于节约能源，降低消耗，保护环境都有十分重要的意义。

高性能高硅钢研制项目由国家973计划支持，北京科技大学新金属材料国家重点实验室陈国良院士领导，项目研究从1996年开始一直延续至今。2005年叶丰教授开始负责高硅钢项目最关键的一步――冷轧技术环节的攻关，并取得了重大突破，在陈国良院士和林均品教授等人研究的基础上，一同开发了高塑性低铁损冷轧高硅钢制备技术，获得了板厚0.03～0.3mm 的冷轧薄板，与国外CVD法生产的6.5wt%Si高硅电工钢相比，磁性能相当，综合力学性能明显占优。试用在中高频变压器，以及电感等器件上性能大幅优于普通硅钢；与超微晶材料比，在生产成本，厚度范围，表面质量，可加工性，强度，韧性，以及应力敏感性等方面都明显占有优势，进一步开发可以在电力，电气，电动汽车等行业得到应用。2006年7月该项目通过了教育部成果鉴定，达到了国际先进水平。2007年获得教育部技术发明一等奖。

目前，我国含硅量为6.5%的高硅钢薄板完全依靠进口，世界上已有很多高硅钢生产技术专利，但我国各大钢铁企业仍不易购买到相关的先进专利技术。而今冷轧高硅钢制备技术的成功扭转了这一局面，北京科技大学新金属材料国家重点实验室正在与宝钢进行战略合作，实现冷轧高硅钢薄板的工业生产，这将有可能是世界上第一条用冷轧工艺生产的高硅钢薄板生产线。

金属玻璃的结构弛豫和玻璃转变

玻璃的历史可以追溯到几千年前，但把金属做成玻璃态结构的非晶材料却是近几十年的事，这种特殊的材料成为最近几十年来国际上的一个研究热点。非晶态固体的结构，玻璃转变现象，以及他们之间的联系一直是材料科学和凝聚态物理所关心问题。由于金属玻璃中的这些基本问题仍然没有彻底弄清楚，使得这些研究无法得出统一的结论。粘度的问题，原子扩散，剪切带的生成等，实际上都和金属玻璃中原子的排列和运动方式这个基本问题有关。

2005年7月出版的《Science》将玻璃结构和玻璃转变的本质被列入人类今后一段时期面临的125个主要科学问题之一，时隔不久美国应用物理快报报道了陈国良院士提出的非完整排列有序化模型，这对于从纳米尺度上描述非晶态结构给出了一个非常重要的标尺。他还揭示了深过冷条件下，金属玻璃由非完整排列有序化结构发展到一维对称、二维，最后到三维对称的纳米晶化机制。

叶丰通过激光干涉仪测量大块金属玻璃在温度变化以后样品长度随时间的变化，揭示了金属玻璃中存在类似晶体中原子空位的结构缺陷。研究结果显示这些缺陷的生成，迁移和消亡与金属玻璃的各种物理现象密切相关，阐述了金属玻璃的物理性质如粘度，扩散系数在玻璃转变温度附近剧烈变化的原因，揭示了为什么会观察到玻璃转变现象，为什么液体在玻璃转变温度以下就停止流动等，开创了大块非晶材料研究的新局面。

该项目由自然科学基金面上项目（50501002）和北京市科技新星计划支持（2005B19）。2007年8月以第一作者在美国科学院院刊（PNAS）。PNAS是国际上最高水平的综合学术刊物之一，由美国科学院院士负责论文的评审，2006年的ISI影响因子为9.643。

叶丰的成绩有目共睹，但在他看来，那一项项荣誉只是对自己研究方向的肯定，他走在新材料领域的前沿，用辛勤和汗水披荆斩棘，为我国的材料事业默默奉献着自己的一切。

个人简介

叶丰，北京科技大学新金属材料国家重点实验室教授，主持研究项目五项，包括两项国家自然科学基金项目，同时参与973，863和国防等项目七项，获得了多项研究成果。获得教育部技术发明奖一项，教育部成果鉴定一项，五十余篇，其中SCI收录40篇，国家发明专利5项。2005年获得“北京市科技新星”称号，2009年获得教育部“新世纪优秀人才”。