Associate Professor
Supervisor of Doctorate Candidates
Supervisor of Master's Candidates
Date of Employment:2018-09-12
School/Department:Powder Metallurgy Research Institute
Administrative Position:副研究员
Education Level:PhD Graduate
Business Address:中南大学三一大楼633室
Sex:Male
Contact Information:手机：15387311652 邮件：huiwenxiong@csu.edu.cn
Degree:Doctoral degree
Status:Employed
Alma Mater:中南大学
熊慧文，中南大学粉末冶金研究院副教授，“升华学者计划”优秀青年人才（B类），博士/硕士研究生导师
2016年6月，博士毕业于中南大学粉冶院，师从周科朝教授；2016.07-2018.07，中南大学冶金工程博士后流动站，师从柴立元教授；2018.09-至今，就职于中南大学粉末冶金研究院副教授。感兴趣研究方向主要包括新型粉末冶金制品的流变成形制造、金属陶瓷材料的组分设计、制备与性能研究、铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极材料的研制等，主持国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、重大横向课题等项目，近年在Additive Manufacturing, Journal of American Ceramic Society, Journal of Material Chemistry A等期刊发表SCI论文40余篇，申请国家发明专利24项，PCT美国专利2项，获授权发明专利10余项。团队搭建了粉末冶金流变制造技术、粉末粘结熔融沉积成型3D打印平台，可实现先进陶瓷（高熵陶瓷）、金属陶瓷(NiFe2O4-Cu-Fe等)、金属与合金（不锈钢、钛合金等）、功能梯度等复杂粉末冶金大制品的制备与应用。
邮件：huiwenxiong@csu.edu.cn
电话/微信：15387311652
本研究小组属于周科朝教授团队。欢迎材料、化工、冶金等相关背景有志青年报考本人或团队的硕士/博士研究生。欢迎报考张雷教授（功能材料所所长，方向负责人；zhanglei@csu.edu.cn）；周科朝教授（国家重点实验室主任，zhoukechao@csu.edu.cn）的硕士/博士研究生，和博士后（中南大学粉末冶金国家重点实验室周科朝教授团队诚聘博士后-中南大学博士后网站 (csu.edu.cn)）。
一、研究领域
（1）粉末冶金流变制造技术：先进粉末冶金制品的一体化近净成形与制造。
粉末冶金技术是用金属/陶瓷/复合粉末作为原料，经过成形和烧结，批量制造材料制品的绿色工艺技术，已成为航空、汽车、医疗器械、移动电子装备等领域不可或缺的技术手段，符合“智能制造理念” 的所有内涵。随着粉末冶金制品的高服役性能、可靠性与定制化发展，对材料提出了高比强度、多组元强化组分的要求，零部件呈现出大型化、复杂化、形性一体化的发展趋势，对粉末冶金制造技术提出了重大挑战。为实现大型复杂粉末冶金制品的近终形制造， 团队提出并开发了“粉末冶金流变制造技术”，通过引入特种粘结剂，使流变成形物料在一定温度、压力下呈现塑性流动，形成高精度、复杂结构、致密坯件，结合后续先进脱脂与烧结工艺技术，该技术有望突破10~100kg、复杂粉末冶金制品的高效率近净成形制造，是粉末冶金技术领域中的重大创新。近期，团队致力于开发大型复杂金属陶瓷流变成形用物料的粘结剂-粉末设计与制备，探究物料流变性能、成形过程参数对构件宏微观组织与力学性能的影响机制，为新型金属陶瓷、有色金属与特种陶瓷材料的一体化制造提供新的解决方案（图2所示）。
图1. 粉末冶金流变制造技术路线图
图2. 粉末冶金流变制造典型构件示意图
（2）粉末粘结熔融沉积成型：新型粉末冶金制品的材料挤出增材制造
基于粘结剂的3D打印是通过粘结剂粘接成型3D生坯，结合无损脱脂+烧结技术， 可实现金属/陶瓷/复合材料构件的增材制造。粉末粘结熔融沉积成型融合了粉末注射成型PIM与熔融沉积成型FDM技术，具有成型尺寸灵活、可打印材料广（可烧结金属/陶瓷及复合材料）、粉体要求低、技术成熟度高等优点。其打印过程示意图如图2所示，打印原料以恒定的速率进入喷嘴，通过加热装置使其熔融，然后在恒定的压力下挤出喷嘴，并沉积于打印基板上，经冷却凝固后获得固定沉积层，通过层层沉积，最终获得3D结构，结合后续脱脂与烧结，与后续处理后获得3D粉末冶金制品。
图2. 粉末粘结熔融沉积成型打印示意图
二、实验室条件
团队拥有上述研究方向的全套工艺关键装备，包含特种物料制备、成形装备（流变制造与3D打印机）、脱脂与烧结、后续制样与性能评价设备，能够保障学生实验的顺利进行；且团队学术氛围好，能够激化大家的科研奇思妙想，构建实验思路并高效执行。
图3. 特种物料制备、3D打印与脱脂装备示意图
三、课题组研究生成员介绍
团队成员在实验、课题讨论方面积极，互相帮助，科研氛围融洽；团队常以周期会议、团建、聚餐等方式加强成员间的交流。
陈梦熊，2023级博士研究生；研究方向：粉末冶金流变成形用粘结剂设计与流变成形构件的宏微观组织及性能调控研究；以第一作者在Powder technology、International journal of refractory materials and hard metals、中南大学学报发表论文3篇，在投论文2篇，Applied materials today（with editor）、Powder technology （under review）；申请国家发明专利1项；参加国际学术会议（环太平洋先进陶瓷会议），并做报告1次。
（陈梦熊）
易中怀，2021级硕士研究生；研究方向：粉末粘结熔融沉积成型铁酸镍基金属陶瓷；以第一作者在Additive Manufacturing, International Journal of Applied Ceramic technology发表论文2篇；其他作者论文2篇，已录取上海交通大学博士研究生，继续攻读博士学位。
（易中怀）
孙亿，2021级硕士研究生；研究方向：粉末粘结熔融沉积成型铝基复合材料；以第一作者在中国有色金属学报发表论文1篇, 审稿阶段论文1篇，Material characterization (Major revision)；申请国家发明专利1项，已录取北京理工大学博士研究生，继续攻读博士学位。
（孙亿）
付杨，2022级硕士研究生；研究方向：铁酸镍基金属陶瓷的粉末冶金流变制造及电连接研究；以第一作者在International Journal of Applied Ceramic technology发表论文1篇，在投1篇，Journal of alloys and compounds (submitted）。
（付杨）
邹恒，2022级硕士研究生；研究方向：粉末冶金流变制造7075铝合金；以第一作者在《粉末冶金技术》发表论文1篇，在投1篇，Powder technology (under review)。
（邹恒）
欧阳德才，2023级硕士研究生；研究方向：粉末粘结熔融沉积成型高熵金属陶瓷。
（欧阳德才）
章旺嘉，2024级硕士研究生；研究方向；粉末冶金流变制造技术研究
（章旺嘉）
樊浦云，2024级硕士研究生；研究方向：粉末粘结熔融沉积成型技术研究
（樊浦云）
四、主要学术成果
近期论文：
[1] Zhonghuai Yi, Ting Shen, Huiwen Xiong*, Xiao Kang**, Lei Zhang, Kechao Zhou, Strong and densified 3D metal-ceramic composite with strengthened layer structure by material extrusion additive manufacturing. Additive Manufacturing 84 (2024) 104136.
[2] Ting Shen, Zhonghuai Yi, Huiwen Xiong*, Luanluan Jia, Zhiyou Li , Lei Zhang**, Kechao Zhou, Large-scale NiFe2O4-based cermets prepared by composite extrusion modelling: From high-qualified composite feedstock to dense sintered microstructure, Ceramics International 50 (2024) 16858-16868.
[3] Mengxiong Chen, Huiwen Xiong, Yang Fu, Heng Zou, Xiao Kang, Lei Zhang, Kechao Zhou, Fabrication of large cross-section Ti–6Al–4V alloy using EBS-modified POM-based feedstok, Powder technology 434 (2024) 119364.
[4] Yang Fu , Heng Zou , Xiao Kang , Huiwen Xiong*, Lei Zhang, Kechao Zhou, Plastic shaping of NiFe2O4-based cermets using granular feedstock: microstructure and mechanical properties, International Journal of Applied Ceramic Technology 21(2024) 1543-1553.
[5] Mengxiong Chen, Huiwen Xiong*, Lei Zhang, Xiao Kang*, Zhiyou Li, Kechao Zhou. Complex-shaped TiC/Ti(C,N)-based cermet prepared via rheological press molding using highly-filled granular feedstock[J]. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 115 (2023) 106281.
[6] Dan Xie, Kepeng Shang, Zhonghuai Yi, Huiwen Xiong*, Zhiyou Li, Xueping Gan*, Kechao Zhou. Submicron Ti(C,N)-based cermets with improved microstructure using high-energy milled and subsequent heat-treated ultrafine Ti(C,N) powders[J]. Ceramics International 49 (2023) 4064-4073.
[7] Zhouyao Li, Jiang Li, Hang Luo, Xi Yuan, Xiaofeng Wang, Huiwen Xiong*, Dou Zhang*. Direct ink writing of 3D piezoelectric ceramics with complex unsupported structures[J]. Journal of the European Ceramic Society 42 (2022) 3841-3847.
[8] Dan Xie, Xueping Gan, Huiwen Xiong*, Zhiyou Li, Kechao Zhou. Nano TiC modified Ti(C,N)-based cermets with weakened rim-binder interfaces[J]. Materials Science & Engineering A 845 (2022) 143194.
[9] Ting Shen, Huiwen Xiong*, Zhiyou Li, Lei Zhang**, Kechao Zhou. Fused deposition fabrication of high-quality zirconia ceramics using granular feedstock[J]. Ceramics International 47 (2021) 34352-34360.
[10] Jinzhu Zou, Huiwen Xiong*, Yujuan Huang, Kechao Zhou, Dou Zhang**. Fracture mode and compressive strength of ice-templated porous zirconia[J]. Ceramics International 47 (2021) 17373-17382.
[11] Ren Luo, Nan Chen , Huiwen Xiong*, Zhiyou Li**, Microhomogeneous WC-TiC-Co composite powders with enhanced sinterability via a two-step carburization method[J]. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 95 (2021) 105413.
[12] Huiwen Xiong, Lianzhong Zhao, Hehao Chen, Hang Luo, Xi Yuan*, Kechao Zhou, Dou Zhang**. Building SiC-based composites from polycarbosilane-derived 3D-SiC scaffolds via polymer impregnation and pyrolysis (PIP)[J]. Journal of the European Ceramic Society 41 (2021) 1121-1131.
[13] Dan Xie, Huiwen Xiong*, Yuxue Wu, Xueping Gan**, Zhiyou Li, Kechao Zhou. Dense TiN-Ni cermets with improved sinterability, microstructure, and mechanical properties using Ni-coated TiN powders[J]. International Journal of Applied Ceramic Technology 18 (2021) 781-791.
[14] 邹金住, 熊慧文*, 黄玉娟, 周科朝，张斗**.中国有色金属学报[J], 2021, 31(8): 2059−2068.
[15] Nan Chen, Ren Luo, Huiwen Xiong*, Zhiyou Li**. Dense M2 high speed steel containing core-shell MC carbonitrides using high-energy ball milled M2/VN composite powders[J]. Materials Science & Engineering A 771 (2020) 138628.
[16] Huiwen Xiong, Hehao Chen, Zhaoke Chen*, Xiang Xiong, Dou Zhang**, Kechao Zhou. 3D-SiC decorated with SiC whiskers: Chemical vapor infiltration on the porous 3D-SiC lattices derived from polycarbosilane-based suspensions[J]. Ceramics International 46 (2020) 6234-6242.
[17] Yujuan Huang, Huiwen Xiong*, Jinzhu Zou, Kechao Zhou, Dou Zhang**. Ultralight porous SiC with attracting strength: Freeze casting of polycarbosilane/SiCp/camphene-based suspensions[J].Ceramics International 46 (2020) 9582-9589.
[18] Huiwen Xiong, Shenglin Chu, Pengfei Lei*, Zhiyou Li**, Kechao Zhou. Ti(C,N)-based cermets containing uniformly dispersed ultrafine rimless grains: Effect of VC additions on the microstructure and mechanical properties[J].Ceramics International 46 (2020) 19904-19911.
[19] Huiwen Xiong, Dan Xie, Jinjuan Chen*, Shenglin Chu, Xueping Gan**, Zhiyou Li, Kechao Zhou. Ti(C,N)-based cermets with strengthened interfaces: Roles of secondary cubic carbides[J]. Journal of the American Ceramic Society 103 (2020) 1582-1592.
[20] Shenglin Chu, Gang Liu, Huiwen Xiong*, Zhiyou Li, Kechao Zhou. High-quality Ti(C,N)-based cermets via solid-state nitrogen-pressure sintering: Influence of the sintering atmosphere[J]. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 92 (2020) 105291.
[21] Huiwen Xiong, Lianzhong Zhao, Hehao Chen, Xiaofeng Wang*, Kechao Zhou, Dou Zhang**. 3D SiC containing uniformly dispersed, aligned SiC whiskers: Printability, microstructure and mechanical properties[J]. Journal of Alloys and Compounds 809 (2019) 151824.
[22] Huiwen Xiong, Hehao Chen, Lianzhong Zhao, Yujuan Huang, Kechao Zhou*, Dou Zhang**. SiCw/SiCp reinforced 3D-SiC ceramics using direct ink writing of polycarbosilane-based solution: Microstructure, composition and mechanical properties[J]. Journal of the European Ceramic Society 39 (2019) 2648-2657.
[23] Huiwen Xiong, Yu Wen, Zhiyou Li*, Kechao Zhou. Dual-grained (Ti, W)C-Ni cermets by two-step carbonization: Hot isotropic press sintering of NiTiW alloys and colloidal graphite[J]. Journal of the American Ceramic Society 102 (2019) 4296-4305.
[24] Xueping Gan, Dan Xie, Qiuming Yang, Kechao Zhou, Huiwen Xiong*. Ti(C, N)-based cermets by vacuum sintering using Commercial Composite powders: Morphology evolution, Composition and related properties[J].Vacuum 170 (2019) 108983.
授权发明专利：
(1) 《一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法》，熊慧文；周科朝；李志友，授权公告日2021年5月18日，第一专利权人：中南大学。
(2) 《一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法》，熊慧文；周科朝；李志友；张斗；甘雪萍，授权公告日2020年7月17日，第一专利权人：中南大学。
(3) 《一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法》，熊慧文；刘全明；褚胜林；董伟，授权公告日2021年12月28日，第一专利权人：中南大学。
(4) 《一种高强高韧Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法》，周科朝；熊慧文；李志友；甘雪萍；张斗，授权公告日2021年2月19日，第一专利权人：中南大学。
(5) 《一种大规格金属陶瓷惰性电极及其制备方法》，熊慧文；李志友；张雷；周科朝，授权公告日2022年12月16日，第一专利权人：中南大学。
(6) 《一种铝电解金属陶瓷惰性阳极及其近净成形制备方法》，张雷；周科朝；何勇；熊慧文；李志友；沈廷，授权公告日2022年09月30日，第一专利权人：中南大学。
(7) 《一种基于凝胶注模工艺的铝电解金属陶瓷惰性阳极制备方法》，张雷；周科朝；李志友；熊慧文，授权公告日2022年10月18日，第一专利权人：中南大学。
(8) 《一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料》，周科朝；张雷；李志友；熊慧文，授权公告日2022年09月23日，第一专利权人：中南大学。
(9) 《一种铝电解用高耐蚀金属陶瓷惰性阳极材料及其制备方法》，李志友；张雷；周科朝；熊慧文，授权公告日2022年12月06日，第一专利权人：中南大学。
(10) 《一种空心管微点阵结构陶瓷材料的制备方法》，张斗；赵连仲；王小峰；熊慧文，授权公告日2020年09月11日，第一专利权人：中南大学。
(11) 《一种熔融态3D直写打印浆料及其制备方法和应用》，张斗；王小峰；赵连仲；熊慧文，授权公告日2020年09月11日，第一专利权人：中南大学。
五、主持科研项目
(1) 纵向，国家级一般项目，国家自然科学基金面上项目，《 Ti(C,N)基金属陶瓷均质内环环芯相韧化设计与自调控机制研究》，2021.01.01-2024.12.31
(2) 纵向，国家级一般项目，国家十四五重点研发计划子课题，《 高强轻质金属结构材料精密注射成形技术》，2021.12.31-2025.11.30
(3) 横向，重大项目，《惰性阳极材料及5kA级电解试验技术》，2023.11.30-2026.12.30
(4) 纵向，省部级一般项目，教育部“产学合作，协同育人”项目，《金属陶瓷的喂料3D打印技术研究》，2021.09.11-2022.09.10
(5) 纵向，省部级一般项目，中国博士后科学基金特别资助项目，2018.01.01-2018.12.31
