宫声凯，男，1956年生，中共党员，北京航空航天大学教授、博士生导师，享受国务院政府津贴，国家技术发明奖一等奖第一完成人；曾获首届全国创新争先奖、北京市师德先进个人、北航共产党员十杰等称号；2019年当选中国工程院院士。

    一、不忘初心，兢兢业业工作在教学一线

    宫声凯教授自1994年11月回国入职北航材料学院以来，以教书育人为天职，不忘初心，兢兢业业坚守在本科生和研究生的基础教学一线，他常说：“一名教不好书的老师不可能搞好科研”。先后讲授了《晶体学》、《热处理炉原理》、《航空航天结构材料》等多门专业课程，其中，讲授的本科生课程《材料现代研究方法》和研究生课程《材料近代测试方法》为校级精品课。《材料现代研究方法》和《材料近代测试方法》分别为本科生和研究生的专业平台课，其授课目标是使学生掌握近代材料分析及测试方法的基本原理，学会正确使用各种分析方法，为材料检测、分析及研究服务。授课时既需要讲解基本原理，又需要讲解具体案例使学生掌握数据分析方法，其案例需要兼顾材料科学与工程学科中的金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料的共性与个性，并且需要随着材料领域的发展时时更新案例，以使同学能够及时了解相关领域的发展，因此，备课工作量非常大。尽管宫声凯教授长期承担大量的科研工作，并曾担任材料科学与工程学院副院长、院长近10年，但他从未因为科研与社会工作影响教学，并不断进行教学方法改进，更新教学案例，将科研工作的成功案例纳入课堂教学中；“课前认真准备、课上认真实施、课后认真总结”是他的一贯作风，尽管他讲授材料测试方法课程已有近20年，但每次上课之前，仍然要备课至深夜。北航徐惠彬校长在学生大会上讲：“宫声凯教授办公室的灯光几乎总是最后熄灭的那几盏之一”。

    宫声凯教授不仅重视课堂教学，而且还非常注重教学实践改革和实验教学团队建设，积极参与和策划了材料科学与工程学院的实验教学改革，获北京市教学成果奖一等奖和获国家教学成果奖二等奖；负责建设了北京航空航天大学材料科学与工程北京市实验教学示范中心；作为团队负责人，材料科学与工程综合实验教学团队2009年获北京市“优秀教学团队”。

    二、脚踏实地，把论文写在祖国大地上

    宫声凯教授与团队十分重视培养研究生进行基础科学研究，回国以来，共培养硕士和博士研究生100余名，累计发表SCI论文近300篇，发表与热障涂层相关论文数在国际上排名第一。但他更注重结合国家重大需求、针对航空企业实际需求，培养硕士和博士研究生。带领学生长期深入航空企业，在进行所承担的国家重大重点项目科研攻关的同时，培养研究生分析问题、解决科研生产实际问题的能力，把论文写在祖国的大地上。由于“三线建设”的原因，我国航空发动机叶片专业厂位于贵州的山区里（现已迁出），宫声凯和团队在工厂进行国家重大项目科研攻关的同时，指导研究生发明的籽晶法单晶叶片生长技术、单晶叶片凝固过程数值模拟方法、电子束物理气相沉积热障涂层制备技术等，已在我国高性能航空发动机单晶叶片和热障涂层的研制或批产中得到了成功的应用，为我国新型航空发动机的研制以及在役发动机的性能提升做出了贡献，也使得研究生得到了工程实践的锻炼。与此同时，他还结合专业所长，积极为企业培养技术骨干，经常在工厂举办讲座，指导生产单位，在贵州的航空发动机叶片铸造专业工厂形成了一支能够从事航空发动机单晶叶片研制与批产的团队，在我国叶片涂层专业生产单位形成了电子束物理气相沉积叶片热障涂层的专业团队。

    三、科研创新，助力航空发动机发展

    宫声凯教授是我国航空发动机新型高温金属结构材料和热障涂层的学术带头人之一，长期从事提升航空发动机核心热端部件高压涡轮叶片承温能力的新型单晶合金与热障涂层研究工作。

    涡轮叶片是航空发动机的核心热端部件，其承温能力和服役寿命是制约发动机性能的瓶颈，人们经常将航空发动机誉为现代工业中的“皇冠”，涡轮叶片是皇冠上的“明珠”。目前，研制涡轮叶片的主要难点在于：航空发动机推重比与服役寿命不断增加，将传统高温合金承温能力逼近极限，需要研发新型合金及冷却、隔热技术。

    宫声凯带领团队，通过近20年的不懈努力，在航空发动机高压涡轮叶片和防护涂层材料技术方面取得了重要的突破。

    镍基高温合金是目前航空发动机叶片的主要材料，主要由γ镍基固溶体基体相与γ′-Ni3Al强化相构成。国际上多年来沿用的技术路线是采用稀有贵重金属铼等进行强化，虽然使合金性能得以提高，但导致密度与成本偏高。宫声凯带领团队针对我国目前最高推重比新型航空发动机研制的迫切需求和国内外高温合金发展现状，提出了与传统镍基单晶高温合金不同的合金设计方法，通过合金强韧化设计和组织均匀性控制关键技术的突破，发明了新型低铼Ni3Al基单晶合金(牌号IC21)，其性能与国外用于最高性能现役发动机的第三代镍基单晶合金相当，成本仅约为第三代单晶高温合金的1/3，密度比第三代单晶高温合金降低约10%，可显著降低因叶片高速旋转对涡轮盘产生的载荷。该合金已用于我国目前最高推重比新一代航空发动机高压涡轮叶片的研制。

    由于制造难度大，航空发动机高压涡轮单晶叶片被誉为“皇冠上的明珠”。我国在研的新一代航空发动机高压涡轮单晶叶片设计采用目前国际上制造难度最大的超气冷结构。宫声凯带领团队，经历了多次的失败-再挑战，通过实施复杂多件组合陶瓷型芯定位和确定合金熔体充型路径，突破了铸件薄壁效应接近极限、陶瓷型芯承温低于合金熔体充型所需温度、精密尺寸与结构应力控制等多个技术难题，与生产单位合作，采用发明的新型高承温低铼Ni3Al基单晶合金IC21，在国内率先研制出超气冷单晶导向叶片，并研制出超气冷单晶转子叶片，已用于新一代航空发动机的研制。

    采用低导热陶瓷材料在叶片表面制备的热障涂层被国际上高性能发动机普遍采用。现役热障涂层的承温不能超过1250℃，难以满足新一代发动机要求，国际上承温大于1300℃的超高温热障涂层处于研发之中。宫声凯带领团队提出了通过掺杂引发晶格畸变来降低热振动频率和振幅、获得高承温低热导陶瓷隔热材料的研究思路，通过第一性原理计算与试验，确定掺杂元素种类和掺杂量，发明了双稀土氧化物掺杂氧化锆新型超高温热障涂层，与现役热障涂层相比较，承温提高100℃以上、热导率降低约40%，已成功应用于新一代航空发动机的研制。

    针对我国现役发动机叶片热障涂层服役寿命制约批产的问题，宫声凯带领团队建立了热障涂层材料-结构-工艺-装备一体化研发体系，通过自主研制叶片服役模拟试验装置、对急热急冷交变和复杂载荷环境下涂层组织结构演变的基础研究，揭示了服役环境下涂层组织结构演变规律，发明并突破了活性元素改性新型金属粘结层和抗烧结羽毛状柱晶陶瓷层制备关键技术，研发出长寿命热障涂层，指导生产单位首次实现了我国航空发动机转子叶片热障涂层的批生产，实现了航空发动机叶片热障涂层的批量应用。

    大功率电子束物理气相沉积设备是制备热障涂层的关键设备，我国长期依赖进口。宫声凯带领团队，基于对涂层工艺需求的理解，突破了高能束与涂层材料交互作用下的热障涂层组成与结构控制和涂层制备工艺稳定性等关键技术，设计并批产了具有自主知识产权的新型大功率电子束物理气相沉积设备。生产单位采用该设备，实现我国航空发动机转子叶片热障涂层的批量生产。