1999－2001，清华大学，博士

1997－1999，清华大学，硕士

1992－1997，清华大学，本科

2018-至今                    bwin必赢，研究员

2008-2018                    bwin必赢，副研究员

2002-2008                    bwin必赢，讲师

本科生课程：

《工程材料》

一、面向大型、高参数、高可靠性能动装备自主制造的国家重大需求，承担金属物理冶金与介微观组织力学的理论研究工作，承担新材料、新工艺的实践研发工作，十年期间提出的理论与实践创新成果，应用于多项重大工程，突破了国外技术封锁，产生了巨大的社会和经济效益。

主要理论贡献有：建立了热强钢焊接接头非均匀结构的主要宏观力学性能与介微观组织-物理冶金的对应关系：掌握了固-液界面溶质分配行为、自由能随温度变化引起结晶形貌差异的规律；掌握了溶质元素固态相变中的重新分配行为、扩散及切变型相变产物的比例及分布规律；掌握了热处理及长期服役过程中间隙原子扩散、脱溶及金属间化合物析出长大行为的规律。

主要实践创新有：提出了“以Mo代Ni强化界面”和“微合金渗Ti净化界面”提升大型焊接构件韧性的机理及措施，使焊缝金属的室温冲击功提升160%，解决了核电低压转子强度和韧性相互制约的关键性难题；研制了低C活度、以M23C6及MX为强化相的专用焊丝，解决了接头碳迁移、异种钢回火以及高温持久强度不足的综合难题，成为“620℃燃煤示范工程”得以顺利实施的关键突破；探明了焊丝表面质量对氩弧焊气孔的影响规律，在“华龙一号”核电低压转子的批量生产中发挥了关键性作用。

创新成果应用于：（1）我国第一个核电出口项目汽轮机低压转子；（2）我国首台百万等级核电“华龙一号”机组汽轮机低压转子；（3）世界上第一根百万级超超临界火电低压焊接转子（2014年投运），该转子获“2016年度中国机械工业科学技术奖”二等奖。；（4）我国第一根超临界12%Cr异种钢转子（2016年投运）。（5）我国第一根百万等级620℃超超临界异种钢焊接转子。

相关技术在2015-2017年期间累计新增产值6.87亿元。

二、形成“工业基础件电磁强化延寿”科研方向。

原理上的创新：通过外加电磁场改变价电子的能态进而促使高能态原子运动至新的平衡位置、降低系统自由能；与合金强化、热处理强化、机械强化、表面强化等通过提高微观缺陷增加系统内能而实现强化的技术原理不同。电磁强化可在合金强化、热处理强化、机械强化、表面强化的基础上，改善微观不均匀性，进一步提升断裂强度和疲劳强度。

理论上的创新：提出特定场强下，使激发态价电子通过拉莫尔进动跃迁至三线态的几率大大增加从而增加高能态原子运动至新平衡位置的概率，表现出介观“磁致塑性”。通过该理论计算得到的场强，与目前被实践证明有效的场强范围相吻合。

技术上的创新：提出了以声信号作为筛选、优化电磁强化工艺是否有效的方法。

利用统计方法，建立了材料特性、电磁场参数、声信号、力学性能变化、现场使用情况对应关系，归纳出适用面广的工艺及其声信号特点，在规模化应用中发挥了重要作用。

利用自主研制的电磁强化装备，主要应用有：（1）已有150余款刀具，电磁强化后现场使用寿命提升35%-400%，其中43款已批量应用；（2）轴承电磁强化后台架寿命400%-700%；（3）岩土工程桩机用截齿，电磁强化后寿命提升50%以上，已批量应用。

目前，承担国家科技重大专项及陆军“十三五”专用技术预研项目子课题各一项，以期在国家重点行业中发挥积极作用。

[1] Xu Zhang, Qian Zhao, Zhipeng Cai, and Jiluan Pan. Effects of Magnetic Field on the Residual Stress and Structural Defects of Ti-6Al-4V [J]. Metals, 2020, 10(1):

[2]Li X, Li K, Li S, Wu Y, Cai Z*, Pan J. Microstructure and high temperature fracture toughness of NG-TIG welded Inconel 617B superalloy[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2020, 39: 173-182.

[3] Hou M, Li K, Li X, Zhang X, Rui S, Wu Y, Cai Z*. Effects of Pulsed Magnetic Fields of Different Intensities on Dislocation Density, Residual Stress, and Hardness of Cr4Mo4V Steel[J]. Crystals, 2020, 10(2): 115.

[4] Li S, Li K, Hu M, Wu Y, Cai Z*, Pan J. The Mechanism for HAZ Liquation of Nickel-Based Alloy 617B During Gas Tungsten Arc Welding[J]. Metals, 2020, 10(1): 94.

[5] Li X, Li K*, Cai Z*, Pan J. A Review of Austenite Memory Effect in HAZ of B Containing 9% Cr Martensitic Heat Resistant Steel[J]. Metals, 2019, 9(11): 1233.

[6] Zhang Y, Li K, Cai Z*, Pan J. Creep rupture properties of dissimilar metal weld between Inconel 617B and modified 9% Cr martensitic steel[J]. Materials Science and Engineering: A, 2019, 764: 138185.

[7] 许擎栋, 李克俭, 蔡志鹏*, 吴瑶. 脉冲磁场对TC4 钛合金微观结构的影响及其机理探究[J]. 金属学报, 2019, 55(4): 489-495

[8] Li Y, Li K, Cai Z*, Pan J, Liu X, Wang P. Alloy design of welding filler metal for 9Cr/2.25 Cr dissimilar welded joint and mechanical properties investigation[J]. Welding in the World, 2018, 62(6): 1137-1151.

[9] Hu M, Li K, Cai Z*, Pan J. A new weld material model used in welding analysis of narrow gap thick-walled welded rotor[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2018, 34: 614-624.

[10] Li S, Li K, Cai Z*, Pan J. Behavior of M23C6 phase in Inconel 617B superalloy during welding[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2018, 258: 38-46.

[11] Han C, Li K, Liu X, Cao R, Cai Z*. Effect of Ti content and martensite–austenite constituents on microstructure and mechanical property[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2018, 23(5): 410-419.

[12] Li K, Wu Y, Li Y, Cai Z*. Mechanism for welding liquation cracking in a boron containing 9% Cr martensitic stainless steel[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2018, 32: 714-720.

[13] Li Y, Cai Z*, Li K, Pan J, Liu X, Sun L, Wang P. Investigation of local brittle zone in multipass welded joint of NiCrMoV steel with heavy section[J]. Journal of Materials Research, 2018, 33(8): 923-934.

[14] Xia Liu; Zhipeng Cai; Sida Yang; Kai Feng; Zhuguo Li. Characterization on the Microstructure Evolution and Toughness of TIG Weld Metal of 25Cr2Ni2MoV Steel after Post Weld Heat Treatment. Metals,2018, 160

[15] X. Zhang, Z. P. Cai. Effect of magnetic field on the nano-hardness of monocrystalline silicon and its mechanism. JETP Letters,2018, 1-2

[16] Li K, Cai Z*, Wu Y, Pan J. Research on austenite transformation of FB2 heat-resistant steel during welding heating process[J]. Acta Metall Sin, 2017, 53(7): 778-788.

[17] Liu, X ; Cai, Zp ; Deng, XL ; Lu, Fg. Investigation on the weakest zone in toughness of 9Cr/NiCrMoV dissimilar welded joint and its enhancement. Journal Of Materials Research,2017, 3117-3127

[18] Cai, Zp ; Ai, Bq ; Cao, R ; Lin, Q ; Chen, Jh. Microstructure and properties of aluminum AA6061-T6 to copper(Cu)-T2 joints by cold metal transfer joining technology. Journal Of Materials Research,2016, 2876-2887

[19]Li K, Cai Z*, Li Y F, Pan J. Constitutional liquation of the laves phase in virgin FB2 steel[J]. Weld. J, 2016, 95: 257S-263S.

[20] Li, K. ; Cai, Z. ; Pan, J. THE EVOLUTIONARY BEHAVIOR OF LAVES PHASE IN VIRGIN FB2 STEEL DURING WELDING AND ITS EFFECT ON WELD JOINTS. Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants - Proceedings from the 8th International Conference,2016, 974-982

[21] 郑云蔚, 蔡志鹏, 何雨晨, 李克俭, 潘际銮. 异种钢窄间隙焊母材熔合比对碳迁移现象影响研究[J]. 机械工程学报,2016,12:74-80.

[22]Li K, Cai Z*, Li Y, Pan J. Evolution behavior of Laves phase in FB2 martensitic stainless steel during welding[J]. Acta Metall Sin, 2016, 52(6): 641-648

[23] Huo, X. ; Wang, P. ; Hu, M. ; Cai, Z. ; Pan, J. The Influence of Prior Austenite Grain Size on Fatigue Crack Growth Threshold of welds in CrMoV Steel Components. Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants - Proceedings from the 8th International Conference,2016, 610-621

[24] Ding, Y. ; Xu, X. ; Zheng, Y. ; Cai, Z. ; Pan, J. Influence of Fusion Ratio on Carbon Migration Phenomenon in the Narrow Gap Welding of Dissimilar Metals in 9% Chromium Steels. Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants - Proceedings from the 8th International Conference,2016, 1207-1216

[25] 蔡志鹏, 王梁, 潘际銮, 乔尚飞, 霍鑫, 王朋, 刘霞. 回火冷却速度对贝氏体焊缝韧性的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版),2015,10:1045-1050.

[26] 蔡志鹏, 何雨晨, 李克俭, 郑云蔚, 潘际銮.用位错溶质复合体模型解释马氏体异种钢焊接接头碳迁移过程[J]. 清华大学学报(自然科学版),2015,03:316-321.

[27] 孙林根, 蔡志鹏, 潘际銮, 王朋, 霍鑫, & 齐艳娜..  核电汽轮机焊接低压转子1∶1模拟件接头高周疲劳性能及门槛值预测[J]. 焊接学报,2015,05:99-103+118

[28] 孙林根, 蔡志鹏, 潘际銮, 刘霞, 丁玉明, 许晓进. 核电汽轮机低压焊接转子模拟件接头高周疲劳性能研究[J]. 中国机械工程, 2015, 3102-3107

[29] 张伯奇, 蔡志鹏, 李克俭, 李轶非, 潘际銮. 异种钢焊接接头蠕变过程的有限元模拟[J]. 中国机械工程,2015, 266-271

[30] 李轶非, 蔡志鹏, 汤之南, 潘际銮, 刘霞, 孙林根.  焊接接头低周疲劳性能薄弱区转移[J]. 清华大学学报(自然科学版),2015,10:1056-1060+1066.

[31] 李克俭, 蔡志鹏, 李轶非, 胡梦佳, 潘际銮. 长期高温时效对有碳迁移发生的焊接接头的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版),2015,10:1051-1055.

[32] 李克俭, 蔡志鹏, 李轶非, 孙林根, 何雨晨, 潘际銮.  碳迁移对9%Cr和2.25%Cr异种钢焊接接头高温韧性的影响[J]. 机械工程学报,2015,16:150-155

[33] 汤之南, 蔡志鹏, 吴健栋. 热影响区元素晶界偏聚对焊接构件低周疲劳性能的影响[J]. 机械工程学报,2015,14:78-85.

[34] 吴健栋, 蔡志鹏, 汤之南, 李克俭, 王梁, 潘际銮, 霍鑫, 许晓进. 低周疲劳过程损伤变量的复合分析法和三阶段损伤演化模型[J]. 机械工程学报,2015,10:86-95.

[35] 李克俭, 蔡志鹏, 李轶非, 潘际銮, & 孙林根. B元素对FB2马氏体耐热钢热影响区组织和高温断裂韧度的影响[J]. 机械工程学报,2015,24:69-74.

[36] Wen, Peng ; Cai, Zhipeng ; Feng, Zhenhua ; Wang, Gang. Microstructure and mechanical properties of hot wire laser clad layers for repairing precipitation hardening martensitic stainless steel. Optics and Laser Technology,2015, 207-213

[37] Ma, Ninshu ; Cai, Zhipeng ; Huang, Hui ; Deng, Dean ; Murakawa, Hidekazu ; Pan, Jiluan.vInvestigation of welding residual stress in flash butt joint of U71Mn rail steel by numerical simulation and experiment. Materials & Design,2015, 1296-1309

[38] Jiang, Yanqi ; Gong, Qianming ; Cai, Zhipeng ; Shao, Yang ; Zhuang, Daming ; Liang, Ji. Fabrication of CrSi2/MoSi2/SiCMo2C gradient composite coating on Mo substrate and the stabilizing effect of Cr on the coating's antioxidation properties. Surface & Coatings Technology,2015, 188-199

[39] 蔡志鹏, 吴健栋, 汤之南, 张伯奇, 潘际銮, 刘霞. 汽轮机焊接转子接头低周疲劳过程损伤变量的复合分析法[J]. 清华大学学报(自然科学版),2014,02:178-184.

[40] 李轶非, 蔡志鹏, 潘际銮, 刘霞, 王朋, 霍鑫, 沈红卫.  NiCrMoV耐热钢汽轮机转子焊缝韧性薄弱区的成因[J]. 焊接学报,2014,10:73-76+80

[41] 孙林根, 蔡志鹏, 潘际銮, 刘霞, 许晓进, 丁玉明. 核电汽轮机转子焊缝金属原奥氏体尺寸对疲劳裂纹稳定扩展区和近门槛区临界点的影响规律研究[J]. 中国机械工程, 2014, 3378-3384

[42] 张伯奇, 蔡志鹏, 李克俭, 潘际銮. 过渡层Cr元素梯度对异种钢接头高温持久性能的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版),2014,06:828-833.

[43] 屈岳波, 曹彬, 王梁, 张伯奇, 吴健栋, 蔡志鹏, 潘际銮. 窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究[J]. 清华大学学报(自然科学版),2014,03:305-308.

[44] CAI Zhi-peng, ZHANG Bo-qi, PAN Ji-luan, LIU Xia, QIAO Shang-fei,SHEN Hong-wei. Residual Stress of Joints of Welded Turbine Rotors, Part 4 : Residual Stress Distribution for 1∶1 Verification Product of Nuclear Power LP Turbine Rotors. Thermal Turbine,2013, 47-50

[45] 蔡志鹏, 李轶非, 潘际銮, 刘霞, 乔尚飞, 许晓进,沈红卫. 汽轮机焊接转子接头残余应力研究五:低压转子锻件焊接修复及热处理后残余应力[J]. 热力透平,2013,02:90-92.

[46] 张伯奇, 蔡志鹏, 吴健栋, 潘际銮, 刘霞,乔尚飞,许晓进,霍鑫,沈红卫. 回火参数对NiCrMoV转子钢焊缝时效韧性的影响[J]. 电焊机,2013,12:27-32

[47] 李轶非, 蔡志鹏, 潘际銮, et al. NiCrMoV转子钢贝氏体焊缝韧性影响因素研究[J]. 热力透平, 2013, 42(1):35-39.

[48]  吴健栋, 蔡志鹏, 潘际銮, 刘霞, 乔尚飞, 王朋, 霍鑫, 沈红卫. 疲劳裂纹扩展门槛值的影响因素综述[J]. 热力透平,2013,02:84-89+127

[49] 李轶非, 王梁, 吴健栋, 蔡志鹏, 潘际銮, 刘霞, 乔尚飞, 丁玉明, 沈红卫. NiCrMoV耐热钢贝氏体焊缝韧性薄弱区的确定[J]. 机械工程学报,2013,04:83-88.

[50] 蔡志鹏, 曹彬, 潘际銮, 刘霞, 乔尚飞,沈红卫. 汽轮机焊接转子接头残余应力研究三:125MW及1000MW汽轮机低压焊接转子产品残余应力[J]. 热力透平,2012,01:54-59

[51] 曹彬, 蔡志鹏, 潘际銮, 乔尚飞, 刘霞, 沈红卫. NiCrMoV钢汽轮机焊接转子模拟件接头低周疲劳性能研究[J]. 热力透平,2012,41(04):256-260.

[52]  张伯奇, 蔡志鹏, 王梁, 吴健栋, 潘际銮. 厚板窄间隙埋弧焊焊缝阶梯形断口形成机理研究[J]. 机械工程学报,2012,24:67-72.

[53] Cai, Zhipeng ; Huang, Xinquan. Residual stress reduction by combined treatment of pulsed magnetic field and pulsed current. Materials Science & Engineering A,2011, 6287-6292 [54] 蔡志鹏, 黄欣泉, 潘际銮, 刘霞, 乔尚飞, 沈红卫. 汽轮机焊接转子接头残余应力研究一: 25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比[J]. 热力透平,2011,03:159-164

[55] 蔡志鹏, 屈岳波, 潘际銮, 刘霞, 乔尚飞, 沈红卫. 汽轮机焊接转子接头残余应力研究二: 带有弹性槽的30Cr2Ni4MoV模拟件热处理前后残余应力变化[J]. 热力透平,2011,04:231-234

[56] 蔡志鹏, 赵海燕, 鹿安理, 潘际銮, 线宏智, 姚东. 钢轨焊接接头平直度的影响因素[J]. 中国铁道科学,2011,01:20-24.

[57] 黄欣泉, 蔡志鹏. 电磁复合处理降低焊接残余应力增益效应的初步研究[J]. 机械工程学报,2011,04:88-92

[58] Zhang Ruihua ; Cai Zhipeng ; Pan Jiluan. Numerical simulation of the molten pool character in high power fiber laser welding. CHINA WELDING,2011, 22-26

[59] 车洪艳, 蔡志鹏, 屈岳波, 和平安.正火温度对钢轨窄间隙自动电弧焊焊接接头硬度和组织的影响[J]. 机械工程材料,2011,01:50-53.

[60] 屈岳波, 蔡志鹏, 车洪艳, 潘际銮. 正火处理对钢轨窄间隙接头硬度和组织的影响[J].焊接学报,2011,07:25-29+114.

[61]屈岳波, 黄欣泉, 曹彬, 蔡志鹏, 潘际銮.残余奥氏体对2.25Cr1Mo钢焊缝冲击性能的影响[J]. 机械工程学报,2011,14:44-48.

[62] 蔡志鹏, 林健. 磁处理过程中磁致伸缩与残余应力关系的研究[J]. 机械工程学报2010,22:36-40.

[63] 蔡志鹏, 林健, 赵海燕, 鹿安理. 45#钢在低频间歇磁场作用下晶界移动现象的研究[J]. 清华大学学报(自然科学版),2010,07:984-988.

[64] Zhang, Zenglei ; Shi, Qingyu ; Yan, Dongyang ; Cai, Zhipeng ; Li, Decheng. ESTABLISHMENT AND APPLICATION OF FIXTURE CONSTRAINT MODELS IN FINITE ELEMENT ANALYSIS OF WELDING PROCESS. Acta Metallurgica Sinica,2010, 189-194

[65] Lu, L. ; Zhao, H. Y. ; Cai, Z. P. ; Wang, P. C. ; Fickes, John. Modelling of deformation and failure of crash toughened adhesive bonded lap shear joints. Science and Technology of Welding and Joining,2008, 479-483

[66] Lin, Jian ; Zhao, Haiyan ; Cai, Zhipeng ; Lei, Yongping. Study on the relationship between magnetovibration and residual stress in steel materials. Acta Metallurgica Sinica,2008, 451-456

专利：

[1]  一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法

[2]  轴承处理方法和轴承处理设备

[3]  一种预测焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的方法

[4]  一种预测不同应力比下疲劳裂纹扩展门槛值的方法

[5]  一种贝氏体钢焊接接头韧性的检测方法

[6]  一种以温度为控制变量的焊接数值模拟计算方法

2016年获“中国机械工业科学技术奖”二等奖

2010年获“清华大学优秀班主任一等奖”。

2012年获“清华大学青年教师教学大赛理工组一等奖”。