北京工业大学在国家 973、863 计划等支持下，发现添加铒元素（Er）可增加铝合金的强韧性和耐热性，提高耐腐蚀性能和焊接性能；含铒铝合金应用意义：良好的耐蚀性、可焊性、成型性等工艺  应用性能，在此基础上发展静载荷强度（拉伸性能）、抗冲击、抗疲劳及高损伤容限等综合力学性能； 满足轻质高效、安全性、长寿命和低成本等应用需求。

技术背景： 针对镁合金耐热性低的问题，在JDM2基础上，利用高热稳定 性的“LPSO+析出相”核心单元+晶界弥散相的复合强化 ， 发明 了高温强度、疲劳强度、抗蠕变、耐磨性优良的JDM3合金。 技术水平：工作温度首次达到300 ℃以上（>0.5Tm），抗拉强度保持 300MPa；综合性能超过AC8A铝合金。获发明专利3项，获2007年上海市技术发明一等奖应用领域： 航空、航天关键装备

技术背景： 通过添加稀土与钙等表面活性元素，改变表面氧化层的生长动 力学和化学组成，在镁合金表面形成复合致密氧化膜结构，提 高熔体燃点。发明的JDZM镁合金，实现了镁合金无保护熔炼 与生产。 技术水平：创新的镁合金燃点测试、氧化热力学和动力学计算、氧化膜结 构分析等方法以及建立的阻燃镁合金氧化模型被国内外学者在 随后的研究中广泛借鉴，单篇论文引用次数超过100次； 实现镁合金熔炼、加工无需保护，阻燃温度达935℃； 研究成果获2003年国家科技进步二等奖。 应用领域：3C产品构件 • 汽车方向盘骨架 • 汽车变速箱等轻质压铸件

针对镁合金耐热性低的问题，在JDM2基础上，利用高热稳定性的“LPSO+析出相”核心单元+晶界弥散相的复合强化，发明了高温强度、疲劳强度、抗蠕变、耐磨性优良的JDM3合金。工作温度首次达到300℃以上（＞0.5Tm）抗拉强度保持300Mpa；综合性能超过AC8A铝合金。

镁合金是迄今为止在工程中应用的最轻的金属结构材料。它除了具有低密度、高比刚度和比强度之外，还具有优良的阻尼减震性能，高的热导率，优良的电磁屏蔽和机械加工性能，被誉为“ 21 世纪绿色轻质结构材料”。目前，镁合金产品的成型方式主要是铸造，尤其是以压铸件为主导。但因铸造产品存在难以克服的疏松及缩孔等缺陷，使得镁合金的应用受到限制。而变形镁合金则具有很大的技术优势，具有制造薄壁轻质结构件的巨大潜力。如何开发出高附加值的镁合金变形型材已成为镁合金领域的重要发展方向之一。然而，阻碍变形镁合金大规

激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技术是一种原子发射光谱分析技术，其基本原理是利用脉冲激光在待测样品表面激发产生等离子体，通过等离子体发射的光谱波长和强度信息，分别获得待测元素的种类及含量。LIBS技术因具有无需制样、分析速度快、远程非接触、可实现对任何物质的多元素同时分析等特点，被誉为分析领域的“未来超级巨星”，在航空航天、智能制造、生物医药、环境保护、能源、地质、深海探测等领域都极具应用前景，特别是2021年我国“祝融号”火星车搭载LIBS系统登陆火星开展地质勘探，使得该技术再次成为国内外的研究热点。LIBS系统主要由激光器、光谱仪、探测器和时序控制器等核心单元组成，典型的LIBS检测系统如图1（左）所示，光谱图如图1（右）所示。 图1典型的LIBS检测系统（左）与LIBS光谱图（右） 本团队对LIBS技术进行了长达15年的攻关，在一系列关键技术上取得了重大突破，成功研制了从台式、移动式到手持式的系列国产LIBS元素分析仪，实现了6种LIBS成分分析仪器的国产化，并成功推动其在金属材料、环境保护和生物安全等领域的应用。研究工作从基础研究、装备研发到工程应用全链条展开（如图2），取得的创新成果如下。 图2团队对于LIBS技术从基础研究-装备研发-工业应用的全链条攻关 （1）高灵敏度、高稳定性和高精度LIBS分析新方法 针对LIBS技术存在自吸收效应、基本效应和光谱波动性大等问题导致其探测极限低、灵敏度差和分析精度低的难题，团队提出了一系列新技术新方法。 1）提出采用OPO波长可调谐激光对等离子体中基态粒子进行能态选择性激发的新方法，从源头上阻止了LIBS自吸收效应产生，从而获得自吸收免疫的LIBS本征光谱。 2）提出采用微波对等离子体进行瞬时加热，获得温度场均匀分布的等离子体，实现宽光谱多元素的自吸收效应遏止。 3）提出一种基于等离子体图像-光谱融合的图像辅助LIBS技术，有效克服了基体效应对定标曲线建立的影响，大幅度提高了LIBS的定量分析精度。 4）针对工业现场物质的快速高精度定量分析需求，提出一种仅需一个标准样品就可完成定量的LIBS单标样法和一种可克服自吸收效应影响的LIBS无标样定量方法。 5）针对生物体、食品、中药等疏松含水组织基体复杂，导致光谱信号微弱且波动大的问题，提出了从光谱预处理-特征提取-机器学习模型的全链条定性定量分析算法，相比于传统分析方法，可将分析精度提高10%。 6）提出一种面向金属3D打印构件的激光谱-超声同时检测技术，可同时对金属3D打印构件的表面元素分布、内部缺陷、残余应力和晶粒度进行同步分析。 （2）高精度LIBS成分分析仪研制 针对LIBS的光机电系统难以集成的难题，团队通过构筑模块化“笼式”光路系统，研制了共聚焦显微光学系统、同轴信号采集、放大装置等新技术，成功将OPO共振激发和等离子体图像-光谱融合新技术集成到LIBS成分分析仪中，实现了10-7量级的LIBS探测极限，将LIBS探测灵敏度提高了2个数量级，探测稳定性优于2%。所研制的系列激光探针元素分析仪如图3所示。 图3台式到便携式系列LIBS分析仪

简要说明： 1．本外观设计产品的名称：便携式元素成分分析仪。2．本外观设计产品的用途：本外观设计产品用于分析物质元素组成和含量。3．本外观设计产品的设计要点：在于形状。4．最能表明本外观设计设计要点的图片。

产品详细介绍主要特点：零点、满度均可自动调整，无需精确调整，直读吸光度或百分比含量，自动打印结果，包括炉号、日期、浓度百分含量；采用单片机控制电路，可储存15条曲线；采用精密触摸式键盘，32键音响提示，操作简单、适用、稳定性好；更换不同的冷光源或滤光片，可扩大测量元素的种类和含量范围；采用先进的光电转换技术，适用于各种金属材料化验。

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。