克日，，，j9九游会核电要害质料天下重点实验室钟云波教授和任维丽教授领衔团队在镍基高温合金单晶叶片的定向凝固研究中发明，，，枝晶阵列的演化行为对单晶的生长和缺陷的形成起到决议性作用，，，并以三维矢量要领建设了全新的剖析模子，，，相关效果以“3D perspective on cavity-guided dendritic array evolution in single-crystal superalloys: A novel vectorized analytical model” （图1）为问题在金属质料领域权威期刊《Acta Materialia》（影响因子9.3）上揭晓。。。。。j9九游会为第一单位，，，硕士生周浩宇和博士生张丛江为论文配合第一作者，，，任维丽教授、丁彪副教授、钟云波教授为配合通讯作者，，，论文相助者还包括j9九游会郑天祥教授、史传鑫、余洪斌、康宏达和杨煜锋博士生、重庆大学张昂教授、田纳西大学质料科学与工程学院Peter K. Liaw教授。。。。。

图1. 文章首页

镍基单晶高温合金依附其优异的高温力学性能和抗氧化侵蚀性能，，，成为航空航天和燃气轮焦点热端部件涡轮叶片首选。。。。。定向排列枝晶阵列组成了叶片主体框架，，，很洪流平上决议了其服役性能。。。。。随着航空发念头推重比和热效率的一直生长，，，单晶叶片结构越来越重大，，，一方面内部结构体现为多层多通道多路的空心特点，，，另外一方面外部也泛起出渐变和多处突变截面特征，，，在单晶叶片的定向凝固历程中，，，重大的型腔结构既约束热场、辐射与熔体流动，，，使得枝晶阵列也泛起重大演变行为，，，同时也孕育了小角度晶界、杂晶、雀斑等缺陷形成。。。。。因此，，，枝晶阵列和型腔结构之间的关系构建已经成为生长高质量单晶叶片的要害科学问题，，，也是获得整齐排列枝晶必需突破的瓶颈。。。。。

在此配景下，，，钟云波教授和任维丽教授领衔的研究团队见微知著，，，发明镍基单晶枝晶阵列在螺旋型腔内定向凝固生长时泛起出奇异的排列纪律：螺旋结构几何特征矢量和排列比例保存内禀一致性（图2），，，该纪律普适性通过系统改变合金因素与螺旋结构参数的多次重复实验证实。。。。。同时立异性地从三维视角出发，，，将型腔结构、温度梯度、枝晶阵列位向矢量化，，，构建了三者的数学剖析模子（图3），，，并被宏观标准有限元模拟与微观标准相场盘算所验证（图4）。。。。。

图2. 枝晶阵列随型腔结构特征演变行为

图3. 型腔结构、温度梯度、枝晶阵列位向矢量剖析模子

图4. 宏微观标准模拟重大型腔结构内枝晶生长

该效果不但明确了枝晶阵列演变行为与叶片型腔的内禀关联机制，，，并且建设的模子也展现出以下主要意义：1）可生长为表征枝晶阵列新要领；；2）关联了宏观温度梯度和枝晶位向及型腔结构，，，在宏微观模拟展示出主要的桥梁，，，可实现真正意义上的宏微观模拟凝固历程；；3）对生长高质量单晶叶片具有主要预测作用，，，以此预判小角度晶界、杂晶等缺陷，，，为最终生长出完整、无缺陷的单晶叶片提供主要的理论指导。。。。。

本事情是j9九游会核电要害质料天下重点实验室钟云波教授和任维丽教授领衔团队在高温合金单晶生长研究领域的系列突破之一，，，获得了国家自然科学基金面上52373319和联合重点U23A20607项目的资助。。。。。未来，，，团队还将在大尺寸单晶镍基高温合金叶片的缺陷控制、单晶高温合金高温性能提升方面开展进一步的立异研究。。。。。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2026.121921