张一帆  (讲师)

硕士生导师

性别:男

联系方式:yfzhang@hfut.edu.cn

学位:博士学位

在职信息:在职

毕业院校:北京科技大学

   

研究成果

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2024

文章1 材料辐照损伤方向 [Link]

Y.F. Zhang, J. Wang, B. Ma, Q. Zhan, L.M. Luo, Y.C. Wu. A model to evaluate the radiation-hardening in shallow ion-irradiated metallic materials. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2024, 548: 165250. 
主要内容:提出了一种基于纳米压痕连续刚度法测试的数据处理方案(或者高大上点叫模型),避免主流模型有效描述浅层离子辐照样品时出现的数据拟合失败的状况。主要思路是假定浅层辐照时辐照层对压痕尺寸效应的贡献可忽略,通过将辐照前后硬度-深度曲线做差消除基体的压痕尺寸效应从而减少拟合参数。


文章2 材料辐照损伤方向 [Link]

L. Zhang, Y.F. Zhang, W.T. Han, X.O. Yi, P.P. Liu, K. Yoshida, T. Toyama, Q. Zhan, Y. Nagai, S. Ohnuki, A. Kimura, F.R. Wan. Impact of trace silicon on irradiation hardening and embrittlement of RAFM steel subjected to neutron irradiation. Fusion Engineering and Design, 2024, 201: 114309.

主要内容:研究了Si含量对中子辐照后RAFM钢力学性能的影响,发现适量的Si有助于RAFM钢晶粒细化、降低辐照诱导位错环密度,从而改善辐照脆性。从抗辐照损伤的角度考量,在RAFM钢中保留微量Si元素是有利的。


文章3 粉末冶金材料方向 [Link]

C. Chen, Y. Chen, X. Han, K.L. Li, S. Wang, Y.F. Zhang, Y.R. Mao, J.W. Coenen, J. Wang, L.M. Luo. Microstructure and failure mechanism of Y2O3 coating on the W fiber in Wf/W composites during field assisted sintering, Journal of Materials Research and Technology, 2024, 30: 8661

主要内容:研究了钨纤维增强W基复合材料的力学性能与纤维表面Y2O3涂层的关系,发现Y2O3相变是导致Y2O3界面发生开裂的主要原因。


文章4 粉末冶金材料方向 [Link]

G.Q. Wei, Q. Zhang, X.P. Liu, Y.F. Zhang, X. Meng, H.X. Li, Z.P. Li, L.M. Luo, Y.C. Wu. Study and theoretical explanation on high-temperature strength of ODS-W alloy, Materials Characterization, 2024, 113988

主要内容:发现ODS-W具有良好的高温力学性能,并通过W-氧化物界面对其进行了研究。


文章5 粉末冶金材料方向 [Link]

C. Chen, Y. Chen, K.L. Li,S. Wang, Y.F. Zhang, Y.R. Mao, Jan W. Coenen, J. Wang, L.M. Luo, Y.C. Wu. Interfacial microstructure and mechanical property of the discontinuous short tungsten fiber-reinforced tungsten matrix composites, Materials Characterization, 2024, 114214

主要内容:钨纤维增韧钨基复合材料中W基体与W纤维的界面对力学性能有主要作用,通过在W纤维上沉积Y2O3改善了界面关系。


文章6 透射电子显微镜方向 [Link]

Y.F. Zhang*, J. Wang, W.T. Han, C. Xu, S.J. Yoo, Q. Zhan, S. Ohnuki, F.R. Wan. The new experimental method for measuring the stability of incoherent nanoparticles in ODS steel using high-resolution high voltage microscopy, Journal of Nuclear Materials, 2024, 155336

主要内容:设计了一种全新的基于非共格颗粒HRTEM的超高压透射电镜表征方法,并采用此方式对ODS钢中第二颗粒的室温辐照稳定性进行了研究。结果表明ODS钢在辐照过程中颗粒处于动态稳定状态,原位HRTEM观测到了非共格颗粒的长大、溶解和疑似新颗粒形成。


文章7 粉末冶金材料方向 [Link]

J.Xu, B. Ma, L.M. Luo, F. Jiang, Y.F. Zhang, J. Wang, J.Q. Liu, Y.C. Wu. Effect of Y precursors on the synthesis of Cu-Y2O3 by mechanical alloying and spark plasma sintering, Journal of Nuclear Materials, 2024, 155328

主要内容:使用机械合金化和SPS烧结的方式研究了不同Y源对Cu-Y2O3材料性能的影响规律。


文章8 粉末冶金材料方向 [Link]

G.Q. Wei, S.H. Li, Y.D. Chen, Y.F. Zhang*, X. Meng, L.M. Luo, Y.C. Wu. Annealing characteristics and mechanism interpretation of high-performance swaged W-Y2O3 alloy, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2024, 106838

主要内容:研究了WYO合金的退火特性、微结构演化行为,发现在低于再结晶温度的情况下对锻造的WYO进行退火,可有效提高其力学性能。


文章9 透射电子显微镜方向 [Link]

J. Fu, A. Xie, R.Z. Zuo, Y.Q. Liu, H. Qi, Z.Q. Wang, Q. Feng, J.M. Guo, K. Zeng, X.F. Chen, Z.Q. Fu, Y.F. Zhang, X.W. Jiang, T.Y. Li, S.J. Zhang, Y.H. Lin, C.W. Nan. A highly polarizable concentrated dipole glass for ultrahigh energy storage, Nature Communications, 2024, 7338

主要内容:提出了一种设计高性能储能电介质电容器的独特方法。


文章10 粒子束与物质的相互作用方向 [Link]

Y.F. Zhang, B. Ma, X.Y. Sun, J. Wang, L.M. Luo, Y.C. Wu. The effect of nanoparticle size on the irradiation response of Cu-Y2O3 alloy under He/D sequential irradiation, Materials Characterization, 2024, 114387

主要内容:通过制备一系列不同粒径(20-500nm)Y2O3的ODS铜模型合金,研究了在相似晶粒度下ODS相对连续He/D辐照下辐照缺陷演化行为的影响规律,并以此研究第二相颗粒的缺陷阱效应对辐照缺陷演化行为的影响机制。发现辐照诱导位错环、气泡并未表现出任何对Y2O3粒径的相关性,说明由第二相粒径滨化已引发的缺陷阱强度变化不足以抵消其他随机因素。即,以抗辐照损伤为目的设计ODS-Cu时,其弥散相粒径至少应低于20nm。


文章11 粒子束与物质的相互作用方向 [Link]

J.N. Zhang, J.L. Ma, Y. Jiang, Y.F. Zhang, Y.R. Wang. The ferrite/perovskite interface and helium partition in nano-structured ferritic alloys from the first-principles, Surfaces and Interfaces, 2024, 105099

主要内容:通过第一性原理计算了块体铁素体、YTiO3/铁素体界面和Y2Ti2O7/铁素体界面处He原子的捕获情况。


文章12 粉末冶金材料方向方向 [Link]

Y. Chen, C. Chen, J.H. Chen, K.L. Li, S. Wang,  Y.F. Zhang, Y.H. Chen, T.H. Beri, J. Wang, L.M. Luo, T.C. Wu. The effect of Y2O3 particles on the microstructure and mechanical properties of tungsten fiber-reinforced tungsten composites, Materials Science and Engineering: A, 2024, 147449

主要内容:通过在W基体与W纤维中添加一层Y2O3颗粒,以调节其界面结合强度,从而使复合材料表现出伪塑性,提高其力学响应行为。同时发现Y2O3的存在可以抑制晶界迁移从而抑制钨纤维中的异常再结晶行为。



2023

文章1 粒子束与物质的相互作用方向 [Link]

J. Wang, Y. Hatano, T. Toyama, K. Yabuuchi, Y.F. Zhang,  B. Ma, A.V. Spitsyn, N.P. Bobyr, K. Inoue, Y. Nagai. Irradiation effects on binary tungsten alloys at elevated temperatures: Vacancy cluster formation, precipitation of alloying elements and irradiation hardening. Materials & Design, 2023, 229: 111899.

主要内容:通过离子辐照结合原子探针的方式研究了纯W及其与Cr、Re、Mo、Ta的二元合金中的辐照诱导偏析行为与辐照硬化。发现W-Cr与W-Re合金中出现细小的Cr-和Re沉淀,且后者的析出物密度明显低于前者,Ta与Mo未观测到辐照偏析。出现辐照诱导偏析的合金表现出较高的辐照硬化,说明与W-SIA具有中等结合能的合金元素在不显著偏析的情况下可以有效抑制空位的形成从而减缓辐照硬化。


文章2 粉末冶金材料方向 [Link]

X.Y. Sun, Y.F. Zhang*, B. Ma, J. Wang, L.M. Luo, Y.C. Wu. A comparative study on the microstructure and performance stability of Cu-Al2O3 and Cu-Y2O3 alloys after high-temperature annealing. Nuclear Materials and Energy, 2023, 36: 101480.

主要内容:通过透射电子显微镜结合高温退火的方式研究了Cu-Al2O3和Cu-Y2O3两种材料的组织稳定性,发现Y2O3颗粒本身的热稳定性高于Al2O3(粗化激活能更高),但是Cu-Y2O3合金的晶粒长大激活能低于Cu-Al2O3合金。


文章3 材料的辐照损伤方向 [Link]

W. Yang, J. Wang, Y.F. Zhang, B. Ma, W. Lu, E.G. Fu, W.H. Wang. The microstructure and physical properties of AlN and SiC ceramics after irradiation with 2 MeV Au ions. Applied Surface Science, 2023, 629: 157466.

主要内容:通过Au粒子辐照研究了SiC与AlN陶瓷材料的辐照肿胀与物理性能变化,结果显示SiC热导率与力学性能衰退均小于AlN。


文章4 材料的辐照损伤方向 [Link]

Y.F. Zhang, X.Y. Sun, B. Ma, J. Wang, L.M. Luo, Y.C. Wu. Investigation of the Y effect on the microstructure response and radiation hardening of PM V-4Cr-4Ti alloys after irradiation with D ions. Metals, 2023, 13(3): 541.

主要内容:通过TEM与离子辐照的方式研究了V-4Cr-4Ti合金中Y元素的加入对合金辐照抗性和力学性能的影响,发现多种Y氧化物形成提供了额外的缺陷阱从而加减少了辐照诱导位错环的平均尺寸,抑制了辐照硬化。一些富Y析出物边界处发现富Ti壳体的形成。


文章5  粉末冶金材料方向 [Link]

B. Ma, L.M. Luo, Y. Hishinuma, J. Wang, Y.F. Zhang*, H. Noto, Y.C. Wu, T. Muroga. The optimization of Cu6Y sourced ODS-Cu: Effect of Y2O3 content. Nuclear Materials and Energy, 2023, 34: 101404.
主要内容:通过改变Y源(Cu6Y)的加入量探究Y2O3含量对Cu-Y2O3合金组织与性能的影响,发现Cu6Y含量降低对Y2O3的数密度影响不大,但会显著影响其尺寸。


2022

文章1 粒子束与物质的相互作用方向 [Link]

Y.F. Zhang, R.R. Li, S.Z. Diao, W.T. Ham, S.J. Yoo, S. Ohnuki, Q. Zhan, F.R. Wan. A model experiment on nano-particle stability in 12Cr-ODS steel using high-resolution high voltage microscopy. Acta Materialia, 2022, 233: 117982.

主要内容:通过超高压电镜对12Cr-ODS钢进行了原位电子辐照,原位HETEM的结果表明电子辐照下ODS钢中Y-Ti-O弥散相呈有粗化趋势,且该过程可以被预注入的He粒子显著抑制。动力学研究表明弥散相粗化过程符合辐照增强的Ostwald机制。此外,共格界面的缺陷阱促进了FeCr基体中的Cr偏析,从而形成沿着弥散相/基体界面生长的析出相,表现为沿特定晶体学方向的的衍射条纹。


文章2 材料的辐照损伤方向 [Link]

Y.F. Zhang, R.R. Li, S.Z. Diao, F.R. Wan, Q. Zhan. Plasticity improvement and radiation hardening reduction of Y doped V-4Cr-4Ti alloy. Journal of Nuclear Materials, 2022, 560: 153508.

主要内容:通过H/He离子辐照研究了Y元素对V-4Cr-4Ti合金辐照抗性的影响,发现加入钒合金中的Y元素有效降低了基体O含量,改善了合金韧性。形成的第二相析出物改善了钒合金的辐照抗性。发现高温辐照后钒合金辐照硬化异常,该现象可能与合金中O重分布相关。


文章3 粉末冶金材料方向 [Link]

B. Ma, Y. Hishinuma, H. Noto, Y.F. Zhang, J. Wang, L.M. Luo, T. Muroga. Effect of different Y components on optimization of dispersive Y2O3 particles in ODS-Cu. Journal of Nuclear Materials, 2022, 571: 154016.

主要内容:通过不同Y源(直接加入Y2O3,、纯Y以及Cu6Y)的方式制备ODS-Cu合金,发现金属Y与Cu6Y的加入既可以起到过程控制剂的作用还能同时增加Y的固溶,通过这一原位形核的方式可以获得细小、高数密度的Y2O3颗粒。


文章4 粉末冶金材料方向 [Link]

Y.Q. Qin, Y. Zhuang, Y. Wang, Y.F. Zhang*, L.M. Luo, X. Zan, Y.C. Wu. Enhanced mechanical and electrical properties of CuCrZr-WC alloy prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering. Fusion Engineering and Design, 2022, 180: 113166.

主要内容:采用机械合金化与放电等离子体烧结相结合的方式制备了ZrC强化的CuCrZr合金,发现在合金中形成了ZrC-W2C-WC核壳结构,从而改善了WC颗粒与基体的连接,提高了力学性能。


文章5 透射电子显微镜方向 [Link] 

李然然, 张一帆, 殷玉鹏, 渡边英雄, 韩文妥, 易晓鸥, 刘平平, 张高伟, 詹倩, 万发荣. 注氢纯铝中间隙型位错环一维迁移现象的原位观. 物理学报, 2022, 71, 016102

主要内容:采用普通低压 (200 kV) 透射电镜, 在室温条件下对注氢纯铝中的间隙型位错环在电子辐照下的一维迁移现象进行了观察和分析。发现注氢纯铝中的位错环可多个、同时发生一维迁移运动,也可单个、独立进行一维迁移运动。位错环沿柏氏矢量1/2<111>的方向可进行微米尺度的一维长程迁移, 沿柏氏矢量1/2<110>的方向一维迁移也可达数百纳米。电子束辐照时产生的间隙原子浓度梯度是引起位错环一维迁移并决定其迁移方向的原因。


文章6 粉末冶金材料方向 [Link]

秦永强, 庄翌, 罗来马, 张一帆, 吴玉程. 合金元素Zr对Cu-Y2O3复合材料组织和性能的影响(英文), Transactions of Nonferrous Metals Society of China.

主要内容:通过机械合金化和放电等离子烧结制备了Cu-Y2O3和Cu-Y2O3-Zr复合材料,发现共格Y4Zr3O12和Cu4Zr相的优先成核改善了材料的力学与电学性能。


2021

文章1 粒子束与物质的相互作用方向 [Link]

H.Q. Yu, S.L. Wang, Y.F. Zhang, Q. Liu, S.Z. Diao, P.P. Liu, S. Ukai, F.R. Wan, S. Ohnuki, Q. Zhan. Response of nanoclusters to heavy-ion irradiation in an Fe-12Cr ODS steel. Fusion Engineering and Design, 2021, 172: 112759.

主要内容:通过原子探针与透射电子显微镜研究了12Cr-ODS钢中Y-Ti-O团簇的尺寸与化学成分稳定性,以及辐照诱导的α'相析出行为。


2020

文章1 材料的辐照损伤方向 [Link]

Y.F. Zhang, H.K. Du, P.P. Liu, P.F. Zheng, S.W. Yang, F.R. Wan, Q. Zhan.  Response of microstructure and hardening to deuterium ion irradiation inV-4Cr-4Ti-1.8Y-0.4Ti3SiC2 and V-4Cr-4Ti alloy, Fusion Engineering and Design, 2020, 159: 111789.

主要内容:通过D离子辐照对比了铸造V-4Cr-4Ti与粉末冶金V-4Cr-4Ti-1.8Y-0.4Ti3SiC2合金的辐照抗性,结果表明第二相(TiC、Y2O3等)的形成降低了辐照诱导位错环的尺寸、数密度,抑制了Ti(CNO)析出,改善了合金的抗辐照损伤行为。


文章2 材料的辐照损伤方向 [Link]

J.K. Du, Y.F. Zhang, S.L. Wang, S.L. Zhou, P.P. Liu, X.S. Xie, W.T. Geng, Q. Zhan. Multiphase Strengthening of Nanosized Precipitates in a Cost‐Effective Austenitic Heat‐Resistant Steel. Steel Research International, 2020, 91(9): 2000122.

主要内容:通过透射电镜与APT研究了国产SP2215耐热钢的时效组织演变过程,发现奥氏体基体中富Cu析出相、富Cu碳氮化物和NbCrN相共沉淀作用使得该合金具有优异的高温力学性能。


文章3 透射电子显微镜方向 [Link]

H.L. Wang, K.H. Tan, Y.F. Zhang, X.K. Er, W.S. Xhang, F.R. Wan, Q. Zhan. Atomic-Scale Domain Mediation in Nd-Doped BiFeO3 Film. ACS Applied Electronic Materials, 2020, 2(12): 4127-4133.

主要内容:通过球差校正透射电镜对5%Nd参杂的BiFeO3中的带电畴壁进行了原子级表征,通过原子极化位移与晶胞尺度的微观应变相结合的方式证明了Nd在带电畴壁上的积累。


2019

文章1 材料的辐照损伤方向 [Link]

Y.F. Zhang, Q. Zhan, S. Ohnuki, A. Kimura, F.R. Wan, K. Yoshia, Y. Nagai. Radiation-hardening and nano-cluster formation in neutron-irradiated 9Cr2W low activation steels with different Si contents. Journal of Nuclear Materials, 2019, 517: 1-8.

主要内容:通过中子辐照结合透射电子显微镜的方式研究了微量Si元素对9Cr2W低活化钢中辐照缺陷演化与辐照硬化行为的影响。发现矢量Si的加入抑制了辐照位错环的形成,其原因可能是Si促进了早期G-phase形核从而提供额外的缺陷阱。


文章2 粉末冶金材料方向 [Link]

Y.F. Zhang, Z. Ji, C.C. Jia, B.W. Liu, F.R. Wan, Q. Zhan. Influence of lanthanum on enhancement of mechanical and electrical properties of Cu-Al2O3 composites. Journal of Rare Earths, 2019, 37(5): 534-540.

主要内容:研究了稀土元素La参杂对Cu-Al2O3复合材料体系组织和性能的影响规律,发现La氧化物的形成有助于改善Cu-Al2O3界面,从而改善材料的力学与电学性能。


文章3 粉末冶金材料方向 [Link]

B.W. Liu, T. Qin, X. Lu, Y.F. Zhang, W. Xu, Y. Pan, C.C. Jia. Morphology and phase structure of nanosized Co powders prepared by one-step reduction combined with high-energy ball milling. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 800: 490-497.

主要内容:通过高能球磨与一步还原法还原草酸钴水合物前驱体以回收纳米钴。结果表明,高能球磨引入的孪晶和位错促进了草酸钴向fcc-Co的转变过程。


文章4 粉末冶金材料方向 [Link]

Y.F. Zhang, R.R. Li, X.L. Zhao, S.Z. Diao, P.P. Liu, F.R. Wan, Q. Zhan. Particle size evolution of V–4Cr–4Ti powders in high energy vibrating and planetary ball milling. Materials Research Express, 2019, 6(6): 066535.

主要内容:通过高能球磨结合XRD精修的方式研究了钒合金粉体在机械合金化过程中的组织演化行为。


文章5 粉末冶金材料方向 [Link]

Y.F. Zhang, R.R. Li, S.Z. Diao, F.R. Wan, Q. Zhan. Formation of V2Zr in MA-SPS process of V–4Cr–4Ti alloy when using ZrO2 vials. Materials Research Express, 2019, 6(8): 0865b6.

主要内容:使用透射电子显微镜表征球磨过程中V-4Cr-4Ti合金粉末的微观组织,发现在使用ZrO2球磨介质时,球磨介质进入钒合金基体中可能导致烧结过程中ZrO2颗粒周围形成V2Zr。