新材料 成果简介 耐磨材料及其工具常需要高硬度提高其耐磨性，而硬度与韧性是一对矛盾，在提高合金钢硬度的同时，容易导致韧性的下降。合金钢韧性不足，在冲击载荷的作用下，表面容易产生龟裂、裂纹，造成合金钢表面崩片脱落和耐磨工具断裂。盾构机是我国引进并逐步国产化、机械化程度高的隧道掘进设备，随着我国铁路、地铁、公路建设的蓬勃发展，盾构机的应用愈来愈多，盾构机的掘进依赖前面的刀盘，而刀盘上的一个重要零部件就是滚刀。由于地质工况条件的复杂性，巨大

利用超疏水性能，可以实现表面自清洁等功能。若在金属材料表面上制备超 疏水结构，开可以提高材料的耐腐蚀性能。为此，本项目分别在铝合金、镁合金 上制备了微纳结构、并制备了 ZnO、Ti02及石墨烯阵列的超疏水结构，可望应用于金属防腐、焊料的润湿、太阳能电池表面的自清洁等方面。 实施条件：需要有对零件进行清洗、腐蚀和涂覆的场地和相应设备。 预算:投入5-50万，随处理的零件的大小和数量而变。

针对车用空调铝合金叶片需要的硬度和耐磨型的要求，开发了基于Ni-Co-P三元合金与硬质颗粒(Si N 涂\Al2O3\SiO2等的复合电镀或复合化学镀层技术，产品性能与日本的表面处理技术相近，打破了日本对我国的技术封锁，目前该技术已在重庆某厂使用。   市场及经济效益分析 市场前景：随着我国汽车工业的迅猛发展，对车用空调器，特别是轻量化空调器的需求会进一步加大，08年，建设空调公司采用日本CKD回转体组装的建设牌83铝合金压缩机产销量已超过12万台，产值5000多万元，随着压缩机零件的全部国产化，现地化建设牌JS-83铝合金压缩机将具有更高的性价比，未来3年年销量有望突破20万台，产值超过1亿元。产业化前景广阔。 社会及经济效益分析：转子零件日本进口价格为32元/件，进口叶片5片一套，共45元/套；国产化后转子价格为25元/件，叶片35元/套。按每年铝合金压缩机产量15万台计，国产化转子和叶片产值为900万元/年。按税率17%计算，新增税金约153万元；利润按10%计算，新增利润90万元。如直接采购日本进口转子和叶片，采购成本为1155万/年，则节约成本255万/年。采用铝合金代替钢铁制造汽车用压缩机，利于汽车轻量化，对于实现节能、降耗、减排，减少能源消耗和温室效应具有重要作用，具有重要的社会效益。

本成果完全自主研发的铸造全流程工艺设计与生产管理工业软件包含“华铸CAE”，“华铸ERP”等系列软件及“1+N”数字化铸造软件平台，能够为铸造企业提供全流程工艺模拟仿真、生产质量管理等数字化技术，降低铸件产品的废品率，提高产品稳定性与品质。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 本成果完全自主研发的铸造全流程工艺设计与生产管理工业软件包含“华铸CAE”，“华铸ERP”等系列软件及“1+N”数字化铸造软件平台，能够为铸造企业提供全流程工艺模拟仿真、生产质量管理等数字化技术，降低铸件产品的废品率，提高产品稳定性与品质。 “华铸CAE”与德国的MAGMA和法国的ProCAST相比，系统总体性能指标达到国际先进水平，部分功能国际领先，如本成果首创的缩孔缩松定量预测与数值鼠标功能，能定量预测缩孔缩松等缺陷大小与位置等。“华铸ERP”在国内率先实现了由传统批次管理向单件化管理的转变，利用信息系统的智能化技术使信息化系统由传统机械式走向人性化。

提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术是由太原理工大学和北京科技大学联合研制开发的基于提高合金表面耐磨耐蚀的一种新型的表面改型技术。该技术于1985年获得美国专利，而后技术发明人徐重教授又对该项技术进行了系统的研究和进一步完善。双层辉光渗金属技术是等离子表面冶金新技术，其基本原理是利用低真空条件下的气体辉光放电所产生的等离子体，使普通材料表面形成具有特殊物理化学性质的合金层，合金层中合金元素含量可以在百分之几到百分之九十以上的范围内变化，合金层厚度可以达到数百微米，如在普通钢表面形成高速钢、不锈钢和镍基超合金等。由于双层辉光渗金属技术是低温等离子技术与传统渗金属技术的有机结合，渗层是依靠扩散方法形成的，合金元素在表面与基体之间成梯度分布，渗层与基体之间是靠形成合金结合起来的，因此结合非常牢固，渗层不易脱落，这是金属涂镀技术所不及的突出优点。由此，该项技术开创了表面冶金新领域，具有广阔的市场应用前景。 本项目的研究和研制开发工作是在国家“863”计划资助下完成的。 可以通过不同的源极设计，利用双辉渗金属技术对材料进行表面改性，可以按用途不同分别获得提高材料表面耐磨、耐蚀、以及耐磨耐蚀的材料。如采用该技术在普通碳钢锯条上沿齿廓形成性能接近高速钢的合金表面层，其综合性能可以与当今世界先进工业国家锯切工业中广泛应用的双金属锯条相媲美。

以硅、锰为主要元素，加入适量铬和微量氮、钛、稀土等元素，开发了强度和硬度高、韧性和耐磨性好、生产工艺简单、生产成本低和焊接性能好的新一代高强度多元低合金耐磨铸钢，特别适合于制造    坦克履带板、球磨机衬板、破碎机锤头、挖掘机斗齿、破碎机鄂板、破碎机齿冠以及各种耐磨输送管道等。 主要特点如下：1. 基体组织以马氏体为主，马氏体板条间含有大量纳米级的奥氏体薄膜。 2. 主要力学性能如下：抗拉强度 σb ≥ 1600 MPa，硬度≥ 50 HRC，冲击韧性 Akv ≥ 20J，断裂韧性 K1c ≥ 80 MPa.m1/2 。相同条件下的耐磨性比高锰钢提高 2 倍

（专利号：ZL 201510046441.X） 简介：本发明公开了一种消除核电管道铸造不锈钢中σ相的热处理方法，属于金属材料热处理领域。本发明采用同一热处理设备对含不同数量σ相的奥氏体‑铁素体型核电管道用铸造不锈钢进行900～1000℃等温退火处理，退火时间0.25～35h，退火后水淬处理至室温。通过该方法可以有效的消除核电管道不锈钢中的σ相，材料由于σ相析出而导致的脆化现象消除，硬度、冲击韧性等力学性能恢复到不含σ相的状态。  

近净形高品质流变铸造系列技术是以非牛顿流变学和凝固理论为基础，以凝固行为和流变行为的有效控制为技术核心，以实现无缺陷、高可靠性、近净形、高性能、长寿命产品生产为目的绿色铸造新技术。它根据合金熔体具有的良好流变性能进行成形，使用永久型，彻底摆脱了“翻砂”，减小了环境负荷；在压力作用下充型、凝固和补缩，取消了传统铸造中的冒口，使工艺出品率显著提高；利用流变与凝固的耦合控制技术，实现细晶均质化铸造，产品性能与锻件相当；从熔炼到铸件成形的短流程机械化作业，使能耗和排放显著降低，绿色度高。 该系列技术吸纳了传统锻造技术的高品质优势和传统铸造技术的广泛适应性优势，可以解决锻造技术对设备吨位要求高和受零件结构复杂性限制的问题，还可以解决传统铸造技术所得产品质量均匀性、稳定性和安全可靠性低的问题。 该系列技术代表了材料成形技术的发展方向，国内外都已经获得工业应用。用于接触网零件生产，取代现有的精密铸造方法，不仅使材料利用率提高到75－85％以上，而且因组织细密，屈服强度提高一倍以上。用于煤矿支护设备液压阀体，使材料利用率由圆钢车制时的48％提高到82％以上，性能达到了与轧制圆钢车制相当的程度。用于车辆零件（轴箱体、钩舌、测速齿轮等）生产，有效解决了缩孔、缩松等难以解决的缺陷，使产品可靠性大幅度提高。用于高锰钢、高铬铸铁等抗磨材料成形生产，使产品抵抗异常破坏的能力大幅度提高，而成本与砂型铸造相当。    主要应用范围： 本项目技术是一种通用性很强的材料成形技术，在汽车零件、军工航天零件、机车车辆零件、抗磨零件、电力配件等各种重要零件生产领域具有广阔的市场化前景。 汽车和轨道交通领域的机车车辆零件正在向轻量化、绿色化方向发展。轻量化和绿色化的关键途径之一是提高材料性能水平。本项目提供的流变成形系列技术可以为此提供技术支撑。 军工产品和载运工具零件的高安全可靠性和高复杂性对材料成形技术提出了严峻挑战，现有传统铸锻技术难以满足要求，本项目技术可以发挥其优势，为军工、航天等重要领域提供高品质近净形零件。 抗磨材料及其产品的国内外需求都很大，目前的生产方法主要是铸造。而传统铸造产品组织性能的不均匀性和高缺陷率使抗磨产品经常出现早期异常破坏，造成严重的材料浪费。本项目技术的高致密、均质化特点可以使这一问题得到根本的解决，推广应用前景看好。 金属基复合材料以铸造成形成本最低，但因复合材料的铸造工艺性能不好，铸造生产难度较大，应用受到限制。采用本项目技术可以方便地生产各种金属基颗粒增强复合材料及其零件，使其应用范围大幅度扩展。

本发明公开了一种三维喷印成形铸造型芯的方法，包括以下步 骤：(1)将覆膜砂铺成薄层，利用三维喷印设备将粘结液选择性地喷射 入覆膜砂中，使覆膜砂颗粒相互粘结形成第 1 层；(2)用同样的方法再 在第 1 层上成形第 2 层，重复此过程直至零件完全成形，静置在粉床 中一段时间，即完成初始形坯的成形。(3)将初始形坯在 170℃～220℃ 加热直至粘结液完全挥发，且酚醛树脂交联固化，即完成型芯的铸造。 通过本发明，简化了三