Mason学长聊科研，旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导！每期我们会邀请团队的博士对各个领域的教授导师进行详细解析，从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议 这五个方面，帮助大家更好地了解导师，学会科研！
教授简介与研究背景
张教授现任上海科技大学智造系统工程中心助理教授、研究员及博士生导师，长期专注于高性能金属材料的多尺度结构表征与性能调控研究。他的研究领域涵盖镍基高温合金、钛合金和核电用钢，涉及增材制造（3D 打印）材料的设计、结构表征及极端环境下的使役行为。他在相关领域发表了 30 余篇高水平论文，担任多个国际期刊的审稿人。
张教授于 2008 年本科毕业于重庆大学，随后于 2011 年在中国科学院金属研究所完成硕士学位，并于 2014 年在丹麦 Risø 国家实验室和丹麦技术大学联合培养下获得博士学位。在博士阶段，他深入研究了金属材料的微观结构和性能调控。博士毕业后，他前往英国曼彻斯特大学从事为期 5 年的博士后研究，进一步拓展了对高性能金属材料的微观表征和极端环境性能研究的理解。自 2019 年起，他加入上海科技大学智造系统工程中心，独立组建研究团队，专注于高性能金属材料的前沿研究。
张教授的研究方向主要包括以下四个方面：
1. 高性能金属材料 3D 打印：探索钛合金、镍基高温合金及梯度复合材料的增材制造工艺与性能。
2. 基于增材制造的适印材料设计：研究材料在 3D 打印过程中的结构演变及成分调控策略。
3. 先进结构表征与性能调控：通过多尺度分析揭示微观结构对材料宏观性能的影响。
4. 3D 打印材料在极端环境下的性能：研究材料在高温、腐蚀等极端环境下的行为与失效机制。
凭借多年的研究积累，张教授在镍基高温合金和钛合金领域取得了重要进展，其成果为相关材料的设计与优化提供了可靠的理论基础与技术支持。
主要研究方向与成果分析
1. 镍基高温合金研究
镍基高温合金因其卓越的高温强度和抗氧化性能，在航空航天和能源领域应用广泛。张教授的研究重点在于通过微观结构调控改善其力学性能。
他在《Nature Communications》发表的论文《Strain localisation and failure at twin boundary complexion in Ni-based superalloys》研究了晶界复合体（Twin Boundary Complexion）对应变局部化和材料失效的影响，通过揭示晶界行为与材料断裂的关系，为高温合金的失效机制研究提供了数据支持。
此外，他在《Corrosion Science》撰写的论文中，分析了析出相对氢脆敏感性的作用机制，阐明了通过优化析出相分布来提高材料抗氢脆性的潜力（《On the role of precipitates in hydrogen trapping and hydrogen embrittlement of a nickel-based superalloy》）。
在这些研究中，张教授通过实验与理论结合的方法，详细分析了微观结构对镍基高温合金性能的影响，为新型高温合金的开发提供了数据与理论支持。
2. 钛合金的增材制造与性能研究
钛合金因其高比强度和耐腐蚀性能，在航空航天与生物医疗领域得到广泛应用。张教授的研究聚焦于钛合金的增材制造工艺及其性能调控。他在《Acta Materialia》等期刊发表的多篇论文中，分析了相分布、元素偏析和微观结构演变对钛合金性能的影响。例如，他的研究《Impact of Phase Fraction on Hydrogen Embrittlement in Titanium Alloys Ti-6Al-4V & Ti-5Al-7.5V》探讨了α/β相比例对钛合金氢脆敏感性的影响，明确了相结构在材料抗氢脆性能中的关键作用。
此外，他开发了一种适用于高温应用的钛合金氮化物涂层，显著增强了材料的高温抗氧化能力（参见《Acta Materialia》文章《A conformable high temperature nitride coating for Ti alloys》）。这些研究为钛合金在极端环境中的应用提供了技术支持。
3. 核电用钢及极端环境材料研究
核电领域对材料性能提出了高强度和高韧性的要求。张教授通过研究动态塑性变形中的微观结构演变，探讨了核电用钢性能调控的可能性。他在《Metallurgical and Materials Transactions A》等期刊中发表的研究，揭示了纳米晶材料中异质应变分布的本质，提出了调控材料强韧性的理论框架。此外，他研究了析出强化钢在氢环境中的开裂行为，为高强度抗辐照钢的设计提供了数据支持。
研究方法与特色
张教授的研究在理论深度与应用价值方面兼具特色，主要体现在以下几个方面：
1. 多尺度结构表征
张教授善于结合多种表征手段，从原子尺度到宏观尺度全面分析材料的结构特性。他利用电子显微镜（如 TEM 和 SEM）、三维原子探针（3D-APT）和同步辐射技术，揭示了材料中晶界、析出相和位错的微观特征。这些方法使其能够全面解析材料的性能来源，为设计优化提供依据。
2. 理论建模与实验验证结合
在实验研究的基础上，张教授也注重理论模型的构建。例如，他基于镍基高温合金晶界复合体的形成机制，提出了应变局部化的理论模型，并通过实验验证其合理性。这种理论与实验相结合的方法确保了研究结果的严谨性与实用性。
3. 极端环境性能研究
张教授特别关注材料在高温、高压及腐蚀性环境下的性能。他通过模拟极端环境中的服役条件，系统研究了材料的微观结构演变及失效行为。这些研究为开发更可靠的工程材料提供了数据支持。
研究前沿与发展趋势
结合张教授的研究方向和材料科学领域的发展趋势，可总结出以下几个前沿方向：
1. 增材制造材料的设计与优化
随着 3D 打印技术的广泛应用，材料设计逐渐从传统成分优化向结构优化转变。未来研究可能聚焦于增材制造中微观结构的精确控制，例如开发具有梯度特性的复合材料，以提升其在复杂环境下的服役性能。
2. 极端环境下材料的微观机制研究
核电、航空航天等领域对材料在极端条件下的性能要求越来越高。未来的研究可能进一步聚焦于氢脆、辐照损伤及高温氧化等失效机制的微观探讨，为材料设计提供更全面的数据支持。
3. 人工智能与材料设计的结合
随着机器学习和数据科学的发展，基于大数据的材料设计与性能预测逐渐成为可能。未来的研究可能依托人工智能技术，加速新材料的开发与性能优化。
对有意申请教授课题组的建议
对于有意申请张教授课题组的学生，以下几点值得参考：
1. 打好学术基础
张教授的研究涉及材料科学、物理学和力学的多学科交叉，申请者需要具备扎实的学术背景。例如，需对金属材料的微观结构和性能关系有深入理解，并熟悉晶体学与高性能金属材料的相关知识。
2. 了解研究方向与技术手段
申请者应熟悉增材制造工艺、极端环境材料研究的基本知识，并对同步辐射、3D-APT 和 TEM 等表征技术有一定了解。阅读张教授的相关论文将帮助申请者更好地理解研究方向。
3. 突出科研兴趣与实践经验
在申请材料中，申请者应结合自身经历，具体阐述对张教授研究方向的兴趣和未来科研计划。若有相关实验经验（如 3D 打印、微观结构表征），需在申请中明确说明。
4. 准备高质量的申请材料
申请信应重点突出个人学术背景与张教授研究的契合点，说明自己加入课题组的目标与规划。逻辑清晰、表达具体的申请材料将更有助于获得导师的青睐。
5. 展现科研潜力与合作能力
在面试或交流中，申请者需展现清晰的科研思路和良好的团队合作能力。张教授注重学生的潜力与主动性，申请者应以积极的态度展示自己对科研的热情与责任心。
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