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新型纳米晶种材料及其在轻合金中的应用
轻量化和绿色制造是实现航空航天和交通运输等领域节能减排的重要手段，铝合金是其轻量化首选，但传统铝合金服役性能不能满足高端制造业发展的要求，制造过程也存在高污染、高能耗、质量不稳定等问题。以新思路、新原理、新材料、新工艺克服关键共性难题，突破铝合金力学性能瓶颈、取代落后工艺是必然选择。
本项目以多相熔体原子团簇演变调控为突破口，发明系列纳米晶种材料，提出纳米晶种技术，已成为大幅提升铝合金的综合性能和加工工艺性能的创新手段。
传统铸造铝硅合金生产中通常添加磷盐、赤磷或磷铜合金调控共晶及过共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、变质效果及产品质量不稳定、P2O5污染严重的问题。生产中通常采用传统Al-Ti-B及Al-Ti-C细化剂铝合金基体的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，对含Si或含Zr铝合金几乎失去细晶强化作用。基于以上难题，山东大学发明了用于调控初晶硅相的Al-P系纳米晶种材料及用于铝合金晶粒细化的强效AlTiC-B系纳米晶种材料。
Al-P系纳米晶种：①节能减排：与传统工艺相比，避免了P2O5有毒气体排放，简化工序，节能降耗。②产品质量提升：实现了初晶硅尺度及构型高效调控，铝活塞铸件抗拉强度提升0%，体积稳定性和可靠性显著提高。③高纯化：可将铝熔体中Ca、Na、Sr含量分别由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。
AlTiC-B系纳米晶种：①解决了Si、Zr细化“中毒”等难题，有效调控基体相。②提升了Al-Cu系铝熔体的流动性，解决了热裂、浇不足等行业难题。③提升了铸件性能：与传统Al-Ti-B相比，使A356合金屈服强度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉强度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。
获奖情况:2016年度山东省技术发明一等奖，纳米晶种合金系列产品与耐热高强轻金属材料的创制及应用2009年度山东省技术发明二等奖，硅-磷和铝-磷合金研制与发动机活塞材料强化新技术2005年度山东省科技进步二等奖，富磷富碳中间合金的研究与应用2004年度教育部技术发明二等奖，高效Al-P中间合金及其变质处理
山东大学
2021-05-11
包覆型镁合金复合铸件铸造装置及其铸造方法
由于铸造生产过程由多工序集体作业完成，成分、温度、铸型质量乃至 气候环境等多因素影响产品质量，工艺参数波动大，质量控制靠经验的比重 大，产品质量很大部分又都是在产品成形后甚至机械加工后才体现出来，质 量问题非常突出。铸造过程计算机模拟仿真是学科发展的前沿领域，是当今世 界各国专家学者关注的热点，已成为铸造工艺设计与优化的重要手段。铸造CAE 的精度取决于界面条件数据、热物性数据、初始条件数据的输入，这些数据与 企业生产条件紧密相关，不是软件所能给予的。铸造CAE材料数据体系与精益 铸造工艺技术在欧、美、日韩等国际知名企业得到高度重视，是企业不对外提 供、具有核心竞争力的技术。 本项目与一些国内大型知名企业合作，开展了铸造CAE材料数据及精益铸 造工艺开发应用研究，开发材料数据体系，建立了 CAE精准分析与精益工艺设计的集成应用平台，缩短铸造工艺开发周期，提升生产线质量指标及工艺效率, 降低生产成本，提高企业核心竞争力。利用本研究成果，每年帮助多个企业进行近20个高要求复杂铸件的质量攻 关，已累计在百余种铸件上获得应用。
重庆大学
2021-04-11
氢能源车用纳米结构镁基合金复合储氢材料
针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米 10线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。 研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授权发明专利 2 项。
南开大学
2021-02-01
航空航天轻合金大型复杂结构精准激光焊接技术
以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。
技术特征
面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。
南京航空航天大学
2021-05-11
耐蚀铁基形状记忆合金石油天然气管接头
成果描述：国内油气田站场生产管线用钢管腐蚀都十分严重，干扰正常生产，每年损失为3亿，耗资巨大，主要腐蚀部位为管子接头处。本成果研究出一种铁基形状记忆合金新型功能材料和管接头部件的生产工艺，为油气田提供了一种既耐腐蚀又密封耐高压免焊接、免补口的管道连接的新技术，包括配套的新材料、新方法和新装备。本成果也可用于化工流程、家用纯净水管道的方便连接。市场前景分析：石油天然气站场管线、化工厂管道连接、机械装备压力油管、家用饮用水管的连接。与同类成果相比的优势分析：1、铁基形状记忆合金管接头抗拉强度≥700Mpa,屈服强度≥350Mpa，延伸率＞20%，回复应力＞200 Mpa。 2、良好的耐腐蚀性能，能抵抗油气开采产生的深井地下水（卤水）的腐蚀。 3、耐压不低于20 Mpa，可满足石油天然气地面管线的要求。 4、相对于目前焊缝腐蚀寿命提高2～3倍。 5、接头化学成分稳定，输送的饮用水可达到直接饮用的卫生标准。 国际先进。
四川大学
2021-04-11
集成电路板（PCB）微型纳米晶硬质合金钻头
成果描述：针对微钻在使用过程中失效的主要形式和原因，纳米粉在烧结成微钻硬质合金的过程中，出现WC晶粒异常长大，带来性能的明显降低这个问题，研究了添加特种晶粒长大抑制剂的作用和烧结过程优化研究。现已能批量生产Ф3.75标准微钻生产用纳米晶硬质合金棒材，该棒材强度高、硬度高、寿命长、加工性能好、实物质量水平已达同类产品（三菱、东芝、SANDVICK）的先进水平。市场前景分析：硬质合金生产厂家生产纳米硬质合金制品，特别是为国内需求量巨大的高密度印制电路板钻孔用微钻的硬质合金棒材的生产。 2005年消耗量超过1000万只的PCB企业有16家，超过500万只的企业近40家。国内PCB行业2005年消耗微钻总量在4亿只以上，采购资金超过40亿元，微钻使用寿命短和钻机换刀频繁已成为制约整个PCB业提升利润空间和产出效率的瓶颈。市场迫切需要钻孔质量好、使用寿命高、价格适中的PCB微钻产品。目前国内PCB微钻生产用硬质合金棒材每年需求量约200万公斤，一半以上需要进口，需求量巨大。与同类成果相比的优势分析：横断面弯曲强度 /MPa≥3500 硬度/HRA≥92.5 WC晶粒度/μｍ﹤400nm 金相组织为A02B00C00 密度 /g/cm3≥14.4 国内领先。
四川大学
2021-04-11
具有优良磁性能的FETBBSI系非晶合金及其制备方法
本发明公开了一种具有优良磁性能的FeTbBSi系非晶合金及其制备方法。 该系非晶合金的化学分子式为Fe100-x-y-zTbxBySiz，其中x、y和z分别为Tb元素、 B元素和Si元素的原子百分数，100-x-y-z为Fe元素的原子百分数，1≤x≤25， 20≤y≤25，0≤z≤10。该合金的制备方法如下：将工业纯金属原料以及FeB合 金按合金配方配料，采用磁悬浮感应熔炼成母合金，然后用单辊甩带法制得非 晶薄带。本发明铁基非晶合金具有高的磁致伸缩系数，软磁性能优良，同时成 分简单，并拥有良好非晶形成能力。本发明的FeTbBSi系非晶合金可以广泛应 用于结构材料和软磁材料等方面。
浙江大学
2021-04-11
一种含铜的耐热镁锡合金及其制备方法
本发明涉及一种含铜的耐热镁锡合金及其制备方法，该耐热合金的组分由镁、锡、铜、锰四种元素或镁、锡、铜、锰和铝五种元素组成；各组分的质量百分比为：锡：6～8％、铜：1.8～2.5％、锰：0.5～1％、铝：0～2.5％，其余为镁。该合金制备方法包括熔炼、均匀化及固溶热处理、时效热处理三个步骤。本发明合金组织由晶界连续分布的高熔点金属间化合物和晶内均匀弥散析出的沉淀相组成，合金成分不含稀土元素和贵金属元素，且熔炼工艺简单。本发明合金晶界硬度可达140HV以上；在200℃下时效峰值时晶内基体硬度可达到78HV，时效700小时硬度仍保持在75HV左右，高温组织稳定，耐蠕变性能好，具备商用潜力。
四川大学
2021-04-11
稀土合金材料的电磁输运特性及其磁热效应研究
对稀土合金磁性材料的电磁输运特性、变磁性转变、自旋重定向及 其与之相关的结构相变等行为进行深入的实验研究，重点关注其中 介观尺度磁畴结构、相分离现象以及微观电子结构等的衍变规律、 以及它们与宏观电磁现象的关联效应，深入理解稀土元素在其中发 挥的重要作用以及稀土合金材料的磁性作用机制，探究4f—3d电子 的相互作用机理，以达到探寻其微观物理本质的目的；在此基础上 ，进一步研究该类材料中的磁热效应，为磁制冷技术的推广与应用 提供可靠的实验数据支持。 该项目的研究对象为先进功能材料，对于改善生活环境和节能减排 都具有一定的现实意义。
该项目已获上海市自然基金项目立项支持。
上海电力大学
2021-04-29
航空航天轻合金大型复杂结构精准激光焊接技术
以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。技术特征面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。应用范围:已有合作与成效：（1）与中国商飞合作，完成C919机身壁板结构DLBSW仿真研究与样件研制工作；（2）与上海航天技术研究院合作，将DLBSW技术应用于火箭燃料贮箱结构，成果完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制工作；（3）与航天一院合作，开展新一代载人火箭贮箱箱底焊接变形控制研究。后续推广：为将来重型运载火箭、大型宽体客机、战略运输/轰炸机、下一代战斗机制造提供支持。
南京航空航天大学
2021-04-10