该项目利用快速凝固技术可以使合金固溶度极大的扩展和实现晶粒细化的 特点，通过优化的合金化设计可以制备出同时具有高强度和高导电性的铜合金薄 带，为一种非常理想的高强高导铜合金的制备方法。尤其是采用双辊快速凝固技 术制备较厚的薄带具有非常巨大的应用前景。在合金化和制备技术方面有较大的 创新，已经申请两项国家发明专利。获 2001 年河南省教育厅科技成果一等奖， 2001 年河南省科技进步二等奖 。

l 项目团队 常州大学“功能纳米结构金属（中-俄）联合实验室”对剧烈塑性变形制备纳米结构材料、工艺与装备等进行了系统的理论与实验研究。项目组与国际剧烈塑性变形领域专家建立了良好合作关系，包括国际组织NanoSPD发起者和现任主席、俄罗斯Ufa State Aviation Technical University的Valiev教授和物理系主任Igor教授，维也纳大学纳米结构材料物理所Zehetbauer教授，斯洛伐克Technical Uni

镁合金是作为一种轻质金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽效果好、铸造性能优良和加工性能好的优点，获得了广泛的应用前景。在镁合金产业化应用过程中，稀土往往作为制备过程中的优化剂来改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量，同时可大幅度提升合金的强度与延伸率。但是目前普遍使用的稀土镁合金强度低导热性能差，限制了其大规模应用。因此，开发具有高导热性、高强度的镁合金对于扩大镁合金在 5G 通信、3C 器件及汽车产品等需要高散热领域的应用，具有极其重要的意义。 高导热高强度镁合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金属，Nd 的添加可以改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量，并有效析出基体中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的导热性能和力学强度。镁合金的导热性能可以通过导热率来体现，力学性能可以通过抗拉强度，屈服强度体现。高的导热性能可以保证合金在散热器件领域的热导性能指标，使器件可以具有较快的热量传输能力，使设备内部热量及时排出;高的力学强度可以保证合金作为结构件的力学性能指标，使其作为结构件更为可靠。相较于传统镁合金，团队通过添加 Nd 稀土元素可以有效提升镁合金的导热性能和力学强度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化镁合金的织构，提升镁合金各晶粒之间的协调能力:而且 Nd 在镁合金成型过程中可以与 Zn 原子结合形成热稳定的第二相，促进动态再结晶提升镁合金的强度:此外，Nd 元素的添加会与基体中的 Zn 元素结合，减弱基体中的晶格畸变，提升镁合金的热导率。

本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。相关技术应用于高强高导高弹铜合金领域如铜铬锆合金、铜镍锡合金、铜钛合金、铜碲合金及超高纯无氧铜的规模化制备等都取得较好的效果。 1）铜铬锆非真空熔炼-电磁连铸技术 由于铬、锆元素和氧的亲和力较大，所以合金元素的烧损是铜铬锆合金的熔炼必须解决的问题。本项目团队在铜合金熔炼，特别是铜铬锆合金的非真空熔炼方面，开展了近20年的研究，开发了一系列具有自主知识产权的非真空熔炼连铸技术、成分稳定控制技术、合金熔体洁净化技术等，获授权发明专利和实用新型专利近20项。本团队已在完成中试级表面光滑、内部致密无裂纹、成分均匀的全等轴晶铜铬锆棒线材，铸态宏观晶粒度经上海材料研究所测定为M-9.0级。此外，本团队从前期研究中，从塑形变形工艺和热处理工艺角度，提出采用多道次连续挤压及热处理工艺优化铜铬锆合金想性能的方法，并成功将铜铬锆棒材性能的抗拉强度提高到654MPa，断后延伸率为13.5%，且电导率还能保持在79.3%IACS；这远远高于2017年电车线用铜铬锆合金线材国家标准的性能要求：抗拉强度＞570MPa，塑性＞3%，电导率＞75%IACS。相关技术已与世界五百强新兴际华集团下属新兴发展集团有限公司达成1800万元专利转让。 2）高均质超细晶电磁连铸技术 传统连铸制备过程中多元铜合金如铜铬锆合金等常存在组织粗大、成分偏析等问题，这将会严重影响后续的材料加工过程，导致在后续的轧制，挤压等工艺过程中很容易产生轧制裂纹等缺陷。本团队开发的电磁场连铸过程易偏析合金超细化与均质化调控技术，能在连铸过程中，充分搅拌熔体，均匀化凝固前沿温度，实现易偏析合金的超细化与均质化。该技术已被应用于铜镍锡合金的连铸中，实现了该合金连铸制备的超细化和均质化，所制备全等轴晶铜镍锡合金铸态组织宏观晶粒度达到M-10.0级。目前该技术已实现中试级百米长度的连续电磁铸造，且已与宁波博威、上海中船重工711研究所、铜陵金威、温州元鼎等开展合作。进一步将该技术推广于铜碲、铜铁、铜钛的连铸，均取得了极为优异的细晶、表面光洁、成分均匀的连铸效果。 3）超高纯无氧铜电磁连铸技术 金属材料纯净度是提高其力学和电学等综合性能的关键因素，是制备高品质金属材料的关键环节。高端金属材料中夹杂物和气泡对材料性能影响巨大，许多高端金属材料的开发都取决于这类缺陷的控制水平。本团队参与开发的金属连铸多模式定制磁场净化技术，已成功应用于高纯高导无氧铜材料的制备，可将铜中氧含量中降低3ppm以下，达到目前世界无氧铜的最高标准——美国ASTM≤3ppm。与此同时，该高纯无氧铜的电导率高达100.1%IACS，目前已全面取代进口并用于我国兰州重离子加速器、散裂中子源大科学装置、美国Michigan大学FRIB装置等重大科学装置建设。该项技术已获得2015年度上海市技术发明一等奖，2015年度教育部自然科学二等奖，2015年度教育部技术进步二等奖等奖项。目前该技术已与福建紫金铜业、上海上大众鑫科技发展有限公司、宁波兴业、宁波金田等开展深入合作。

近年来，随着新能源汽车的迅猛发展，对作为驱动电机和微型电机铁芯材料的无取向硅钢的性能要求更高。作为高效率的驱动电机，需要满足高速旋转并获得高的转矩，同时还需要保证较高的磁感应强度以及较低的高频铁损。因此，实际生产与使用中要求驱动电机较传统无取向电工钢强度高 200MPa 以上，且在提高强度同时还需保证不能损害其优良的磁性能。本团队开发了两种新能源驱动电机用冷轧无取向硅钢，可以实现满足磁性能的同时，还拥有良好的力学性能，节能降耗。（1）0.2mm 规格的含铌硅钢性能如下：磁感强度 B 50 为 1.67-1.70T，铁损W 1.5/50 为2.0-5.5W/kg，W 1.0/400 为18.8-32.12W/kg，下屈服强度R eL 为460-510MPa，抗拉强度 R m 为 560-640MPa，延伸率为 16.08%-23.3%。（2）0.35mm 规格的含铜硅钢性能如下：磁感强度 B 50 ≥1.66T，铁损W 1.0/50 ≤2.5W/kg，W 1.0/400 ≤25W/kg，下屈服强度 R eL ≥800MPa，抗拉强度 R m ≥900MPa，延伸率为 15%-30%。

本项目在铝合金熔炼铸造工艺过程中自主研制了新型的变质、细化熔剂，常规铸件晶粒尺度达到ASTM 3-5级。运用自制的气体精练设备可使合金含氢量控制在30ppm以下。合金常规力学性能在不进行化学成分调整的前提下，一般超国标或航标10-20%。 主要性能指标1. 铸件晶粒尺度达到ASTM 3-5级；2. 合金含氢量在30ppm以下；3. 常规力学性能一般超国标或航标10-20%。 运用本成果制造的高强度铝合金复轨器，已获得国家专利（91 2 01241.2）。该部件具有强度高重量轻及结构合理的优点，用以取代现在使用的钢制复轨器。主要用于铁路机车矿山机车等有轨运输机械，设备在运行过程中发生出轨道事故后，利用机车动力进行自救复轨的机械。由于采用了新型高强度铝合金及设备结构的计算机强度辅助设计思想，使该产品的重量较原来钢制设备的重量减轻一半以上，使机车驾驶人员完全可以实现自救，项目成果已为铁道部提供近1000套该种设备，同时正在积极开发小型矿用复轨产品。

本发明公开了一种高强度耐热稀土镁合金及零部件成形方法， 合金组分为：Zn-2.0～6.0wt％，RE-2.0～4.0wt％，Zr-0.4～0.8wt％， Y-0.6～2.0wt％，余量为 Mg。将镁、锌原料熔化为镁锌合金熔体，再 加热到 720～740℃，加入 Mg-RE 和 Mg-Y，熔解均匀后得到混合熔体。 再将混合熔体升温至 780～800℃加入 Mg-Zr，保温；在 700～720℃通 Ar 气精炼；将挤压模具预热，将镁合

行星轮为6个齿，半轴轮为10个齿，由于齿数少，又采用了非渐开线的高强度齿轮，因此每个齿都很强壮。强度可以比普通差速器齿轮提高25％～35％左右。对于解决重型车超载过程中齿轮的损坏很有帮助，且在同等强度下可以缩小体积。加工方法：       普通渐开线齿轮采用的工艺方法为在加工中心雕刻电极，在EDM机床上加工模具并用精锻方式生产齿轮。高强度齿轮的生产工艺方法与普通渐开线齿轮完全相同。技术优点：1）高强度：同样体积下，高强度齿轮的强度比普通渐开线强度提高。2）节省材料：在满足强度要求下，高强度齿轮及差速器壳体的体积比普通渐开线齿轮小，因此可以降低材料消耗，减少桥包尺寸和热处理费用等。3）提高通过性能：由于桥包体积可以缩小，因此可以抬高离地高度。4）降低油耗：对于非独立悬挂的汽车，车桥的质量为非簧载质量，非簧载质量的减轻对油耗影响很大。5）提高乘坐舒适性：减轻非簧载质量有利于提高乘坐的舒适性。

研制开发的高强度高刚度灰铸铁生产技术是国家“八五”重点推广项目，曾获北京市科技进步一等奖、二等奖和其他省市科技进步奖及其他类别奖共11项。 该技术通过合理选择冲天炉熔炼工艺，调整铁水的成分，严格孕育，在较高碳当量条件下，获得高牌号的优质灰铸铁，如HT250、HT300及HT350，而且铸铁具有高的弹性模量（120000~135000Mpa），残余应力可下降15~20％，铸件可以取消热时效，进一步降低生产成本，铸件还具有很好的组织均匀性、很小的白口倾向性和良好的机加工性。 高强度高刚度灰铸铁适用于制造各种机械的铸造毛坯，如内燃机铸件、汽车铸件、机床铸件、工程机械、发电设备、拖拉机铸件及其他通用机械铸件，因此高强度高刚度灰铸铁的市场很广阔。

小试阶段/n一种热轧高强度微合金化钢的制备方法，其特征在于所述制备方法是：先将钢坯加热至1250～1300℃，再进行热轧，开轧温度大于1150℃，精轧出口温度为860～880℃；然后对轧后钢板以40～50℃/s的冷却速度冷却至650～680℃，再以5～10℃/s的冷却速度冷却至560～580℃，最后空冷至室温，制得热轧高强度微合金化钢；。所述钢坯的化学成分及其含量是：C为0.04～0.06 wt%，Si为0.30～0.45 wt%，Mn为1.70～1.85 wt%，Ti为0.15～0.20wt%，N