钢管是经济建设中重要的原材料之一，属经济型断面型材，素有工业“血管”之称。钢管广泛地被用作机械工业用管(主要是液压与气动缸体管、液压输油管、汽车传动轴管和半轴套管、轴承钢管、皮带传送托辊管、印染辊管等)、石油地质工业用管(油泵管、钻探管、油管、套管、钻杆等)、化工用管(石油裂化管、化肥用高压管、化工设备及管道用管)、电站锅炉和热交换器管等。特别是进入WTO后，我国钢铁工业将会面临更加激烈的竞争环境，如何降低生产成本，提高产品质量，开发新的产品品种，以增强企业竞争力成为首要课题。北京科技大学冶金机械研究所“管材深加工科研小组” 二十余年来，从事管材塑性成形加工新工艺新设备的研究、推广工作，开发的“高精度冷拔钢管技术”正是这样一项降低生产成本，提高产品质量的新产品新技术。该项技术已在全国７个省市推广应用，并被国家科委列入《国家科技成果重点推广计划》指南中,编号为I4-1-4-21。随着市场和技术发展的需求，该“管材深加工科研小组”近来又先后开发出锥管冷拔成形新工艺和设备，大口径（建筑用）方管冷拔新工艺和设备。

针对汽车轻量化及安全法规对汽车用超高强钢的需求，完成超高强钢合金体系设计、强化机理、显微组织调控等关键技术研究，突破 1200-2000MPa 热成形钢批量制备技术。系统研究了超高强热成形钢的微观组织结构及力学性能特征，改善了塑韧性和氢致断裂敏感性，2000MPa 级热成形钢的抗拉强度达到 2083MPa，总伸长率达到 8.5%，弯曲角≥60°。使热成形零件满足汽车行业的使用要求，替代进口热成形钢，支撑国内汽车轻量化及安全碰撞要求的超高强汽车用钢的需求，为汽车轻量化新材料的发展提供技术支撑。

主要研究内容 内高压成形是一种加工空心轻体件的先进工艺方法，原则上适用于冷成形的材料均适用于内高压成形工艺，适合制造空心变截面轻量化构件，可以减轻重量节约材料又可以充分利用材料的强度和刚度 在国家自然科学基金、黑龙江省科技厅、哈尔滨工业大学学科建设项目和第一汽车集团研发项目的资助，在国内首家开展了内高压工艺理论和成形机理方面的基础研究，研制国内首台400MPa内高压成形机，该设备获得国家专利, 专利号：ZL00208694.8。 主要应用领域

本发明公开了一种电磁成形装置及方法。该装置包括成形线圈、 驱动线圈、导体驱动板、第一脉冲电源、第二脉冲电源、凹模和压边 圈；压边圈和成形线圈设置在凹模的上方，第一脉冲电源连接成形线圈，导体驱动板设置在成形线圈的上方，与成形线圈固定形成带导体 驱动板的成形线圈结构，驱动线圈固定在导体驱动板的正上方，第二 脉冲电源连接驱动线圈。本发明通过驱动线圈驱动成形线圈随工件的 变形运动，使成形线圈始终贴近工件，为工件的电磁成形提供持续的 随形分布的电磁力，能有效提高工件的成形深度，并改善工件的贴模

（专利号：ZL 201510059040.8） 简介：本发明公开一种闭塞锻造成形模具，属于金属压力加工技术领域。该装置采用连杆机构连接上、下凹模座，实现上、下对分凹模的开启与锁紧闭合，模具下行时，左、右下摆杆向模内转动，上凹模与下凹模压合形成封闭型腔，在凸模向下运动中完成闭塞锻造，当上模返回时，左、右下摆杆向模外转动，通过锁紧连杆机构使模座上升时自动打开，实现上、下凹模分离，通过增设水平侧向凸模，实现多向闭塞锻造。本发明所提供的模具易于实

管材数控内高压成形液压机是研发研发的一款具有自主知识产权的新型管材液压成形设备。在其上可实现金属管材的液压成形，制件精度高，重量轻，刚性好，广泛应用于汽车、航空、航天、五金等结构件的工业领域。 本研究所可以根据用户需要进行新产品的研制和开发。

北京科技大学材料科学与工程学院与巩义市中原耐火材料有限公司等单位合作采用最新科技自主研制开发的塑性相结合刚玉复合砖是一种最新型的高技术的高炉炉缸用陶瓷杯耐火材料，它是采用金属与非金属结合在一起的复合材料，优于广泛使用的Sialon-Al2O3制品。在原刚玉碳化硅复合砖中添加金属塑性相研制而成，砖中塑性相与陶瓷基质复合，提高了材料的韧性；活泼的金属相在高炉气氛中可以原位生成氮化物、氧氮化物及其复合物，大大提高了耐火材料的强度与抗渣、铁侵蚀性能。金属塑性相结合刚玉复合材料的具体特点如下：1)具有优良的物理及力学性能和很高的抗铁水渗透和冲刷的能力；2)材料具有良好的抗热应力的能力；3)制品具有很高的抗渣、铁及碱的能力，材料的抗铁水侵蚀指数为0%，抗炉渣侵蚀指数为8.44%，抗碱侵蚀评价达"优Ⅱ"；4)具有自修复、自生成抗渣铁侵蚀层的材料。具体指标为，体积密度：3.15g/cm3，常温耐压强度： 132MPa，高温抗折强度：17.8MPa（1400℃×30min），抗渣侵指数：8.44%，抗铁侵指数：0%，抗碱侵评价：优(U)。经权威机构查询，该项技术属国内外首创，生产的产品达到国外相似产品的领先水平。该产品荣获河南省科技进步二等奖。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

热熔压敏胶是以热塑性聚合物为主的胶粘剂。它兼有热熔和压敏双重特性，在熔融状态下涂布，冷却硬化后对压力敏感，施加轻压便能快速粘接。与其他类型的胶粘剂相比，热熔压敏胶最大的优点是不含溶剂、低公害、涂布速度快、贮存时间长、自动化程度高、制备和使用简单、制品成本低（其价格为溶剂型压敏胶的50%～70%）。故热熔压敏胶广泛应用于包装、医疗卫生、书籍装订、无纺织物、标签、表面保护膜、材料加工、建筑装潢及制鞋等方面。 苯乙烯类三嵌段共聚物SIS、SEBS具有很好的使用性能和加工性能，广泛地应用于热熔压敏胶的制备。尤其是SEBS，因其整个分子骨架是饱和的，以其为主体材料制备的胶粘剂具有优异的耐候性能和良好的耐寒性，因而SEBS在热熔压敏胶中的地位日趋重要。 本项目通过研究SIS、SEBS与各类增粘剂，增塑剂等组分的协同效应对热熔压敏胶性能的影响，解决了压敏胶初粘性与持粘性之间的矛盾，所制备的热熔压敏胶粘剂具有“三高”，即高的粘附性、高的内聚强度和高的软化点。