铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一。传统的铝合金零件通过铸造、锻造和粉末冶金等方法制造，与这些传统制造过程相关的工具设备增加了制造成本和交付周期。3D打印技术由于为制造设计提供了丰富的自由度而广泛应用于工程零件的制造。现有3D打印技术中，选择性激光熔化（SLM）是发展最为广泛的方法之一。但是SLM工艺中的冶金缺陷如许多裂纹、球化和气孔导致只有有限数量的金属适合该种工艺，且具备满足要求的密度、微观结构和强度。中南大学粉末冶金研究院李瑞迪研究员和新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作通过对合金元素进行调控和热处理工艺的探索，发展了一种适用于SLM制备工艺，具有良好抗裂性和高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相关论文以题为“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》在线发表。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060在该项工作中，研究人员设计了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用雾化合金粉末进行3D打印制备。在没有Si元素的情况下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制备过程中均易发生热裂纹，平均裂纹密度随Mg含量的增加而增大。发现在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹，同时细化制备合金的微结构，从而提高打印试样的力学性能。图1：不同成分的打印样品晶粒尺寸和形貌EBSD分析结果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶体学取向用倒极图（IPF）表示。图2：Mg和Si元素对试样断裂行为的影响。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉应力应变曲线。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的断口SEM图像。通过对合金成分的进一步微调，研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织，由亚微米胞体和胞体中存在的共晶Al3（Sc，Zr）纳米粒子（2-15nm）和粒间Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直径10-100nm）组成。打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相。试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后，试样的拉伸强度达到550MPa，塑性在8%～17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外，高密度层错也有助于强化。图3：不同组分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印样品的细晶区TEM图像：（a1-2）合金4的胞状结构；（a3-4）合金的柱状结构；（b1-5）合金（b2）的胞状结构是（b1）的暗场图像；（b3-4）合金的柱状组织#5；图（a2），（a4），（b2）和（b4）显示了晶间共晶组织；（b5）是SLM-printed Alloy#5细胞的干HAADF图像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相应EDX图谱。图4：（a）SLM打印合金#5时效前后的拉伸应力应变曲线。曲线“#5”表示打印合金#5；曲线“#5-HT1”表示360℃时效8h的合金#5；曲线“#5-HT2”表示300℃时效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2断裂处拉伸试样的透射电镜显示具有高密度位错和SFs的变形组织。（c）沿[001]方向的变形亚晶中滑移带和滑移方向的HRTEM图像。（d）在（-100）面上用（c）图中标记区域的傅里叶逆变换图像显示出高密度位错。这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精细打印微观组织，获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒，开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺，推动了SLM制造技术的工程应用。

项目背景：超高强汽车用钢具有超高的强度和优异的塑性，是汽车轻量化的理想材料，受到汽车制造行业的广泛关注。根据国家强国战略咨询委员会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，汽车轻量化近期和中期目标为：重点发展超高强钢和先进高强钢技术，实现高强钢在汽车中的应用比例达到 50%以上；重点发展第三代汽车钢和铝合金技术，并推进其产业化应用。因此，在车身结构件上应用超高强钢是汽车行业极具潜力的发展方向之一。然而，超高强钢在使用中还存在较多的应用瓶颈，比如其成形窗口窄、边部开裂、回弹、可焊性差等问题。在所有问题中，回弹最为突出，并且随着强度增加，回弹的倾向和严重程度不断增大。在此背景下，开展针对超高强钢回弹技术的研究，采取有效手段控制回弹，可有效推进高强钢在汽车车身上的应用。关键工艺技术：项目的关键工艺技术为：基于组织演变的回弹行为控制技术，即基于超高强钢成形过程中的组织演变与回弹的内在关系，提出回弹行为的控制技术。通过分析超高强汽车用钢在成形过程中的 local misorientation 等微观组织、力学性能和弹性模量的变化，总结影响超高强钢的回弹机理，建立超高强钢回弹预测模型，最终实现超高强钢的回弹行为控制。

作为最终产品的零部件，必须具备较高的综合机械性能，以满足产品使用性能与使用寿命，这就要求选用更好的材料或采用更先进的工艺制造技术以大幅度地提高零部件的强度和韧性。按照材料研究领域的共识，高性能零部件必须具备超细晶粒、高洁净度和成分高均匀性 3 个主要特性，而对新型高性能锻件的研究和开发也必须建立三个前提条件之上，也就是在基本不增加制造成本，尽可能少地利用合金资源与能源，以及基本不降低塑性和韧性。满足以上条件后，可实现锻件的强度增加一倍和使用寿命增加一倍的目标。而达成这一目标的核心理论与

本成果通过复合材料各组分界面性质研究，精密控制复合材料的组分和亚微观结构，从而采用通用的复合工艺，通用工程塑料基材和市售的膨胀石墨和碳纤维，再经过具有自主知识产权的科学处理技术之后，获得具有高电导率和很好力学性能的抗电磁工程塑料。

该技术以 Si、Al 替代 Pb，研制出新型无铅环保硅黄铜合金，优选出合适的低压铸造工艺参数，并开展产品设计，成功制备了新一代环保黄铜水龙头，实现了黄铜制品的“无铅化”，解决了现有的黄铜材料制备工艺复杂、降铅与切削性能难以兼顾等技术难题。本团队制备的环保黄铜水龙头完全“零铅”，析 Pb 量远小于 5μg/L 的相关标准限值，与常用的 HPb59-1 水龙头相比，其拉伸 强度提高 48.8%、延伸率提高 66.7%、综合切削性能提高 7.5%、 耐蚀性能提高 63.6%、良品率高达 85%、制造成本降低 25%以上，整体技术指标达国际先进水平，完全可取代进口产品。 

生产级材料详细信息：索要完整生级级材料资料请访问清锋科技官网下载 3D打印材料-LuxCreo清锋科技 清锋的智能工厂和材料实验室可以与学校、科研院所联合，开展新材料、新工艺、新设计的验证。   【教育解决方案】Lux 3Li+打印机--韧性树脂应用案例 面向高教、职教的实训项目，基于光固化3D打印技术，设备提供、材料提供、软件提供、课程资源提供、师资培训、实训项目以及软硬件平台的一体化解决方案；服务于高校相关专业的教学实验、科研创新和项目开发等应用场景。 清锋光固化教育课程解决方案 3D打印作为一种新型生产方式，可以加速产品开发周期，满足多 材料、复杂形状、任意批量的生产需求，是全球最受关注的高科 技行业之一。拥有3D打印课程、设备的院校、科研机构在创新、 创造方面均有着得天独厚的优势。LuxCreo致力于推动行业发展， 为科研创新、数字化智能化转型以及行业人才培养等方面提供支持。 面向院校 提升院校教学硬件水平，有助于培养未来的3D打印人才，生动展示课本、教案内容，增加教学趣味性，资深3D打印行业专家亲自授课。 面向科研机构 快速将模型、数据形成实物，简化步骤，缩短论证时间，结合最新技术，加速研发新产品，输出有价值易商业化的研发项目，全球顶尖3D打印工作团队提供技术支持。 打印设备 iLux系列桌面机，Lux系列工业机，可作为研发、教学、实验等配套设备，满足不同项目需求。 打印材料 TM韧性材料、透明韧性材料、可满足消费、工业、汽车、航空航天等学科的教学研发需求 打印软件 LuxFlow模型处理软件，支持数据导入、文件修复、智能2D/3D摆放、生成支撑、切片、路径填充等功能，便于快速进行现场教学演示、培训实操、学术研发。 相关学习支持 清锋科技在光固化3D打印技术、软硬件、材料等方面积累了来自全球各个高校的顶尖人材，可结合院校、机构所需进行相关的培训及讲座，助力教育科研工作更加系统、科学。 打印中心实地考察 清锋科技在北京、宁波及美国硅谷均设有打印中心，可为学生及科研人员提供进一步深入了解3D打印的场地支持。 核心优势： 互联：可接入LuxCreo的软件生态，实现轻量化设计、高速切片、设备互联、智慧工厂管理。 敏捷：快速自主研发的纳米离型技术LEAP™，速率提升20~100倍以上；成型件力学性能各向同性。 柔性：适用于高精度原型件/测试件和小批量件的快速设计与制造。 可持续发展：技术团队来自清华、哈佛、佐治亚理工、北卡州立、剑桥等；解决方案得到了10万零部件打印的检验。 包括但不限于新产品的功能特点及技术性发布介绍，产品实际使用操作的演示； 清锋合作案例：清锋让树脂3D打印走进汽车行业工装夹具类产品 “TM 79材料的出现突破了我们对3D打印材料的认知。在汽车行业，由于对材料性能要求极其严格，树脂（塑料）往往不在我们的考虑范围内。但是，这款材料的拉伸强度和弯曲模量都达到了极高水平，这对我们开发汽车零部件帮助非常大，不仅能够节省交付时间，更能降低综合成本。”   TM 79性能类似 PA 12 TM 79是高韧性、耐用性零部件的应用首选材料。TM 79性能类比PA 12，具有出色的低收缩率和高冲击强度，适用于风洞测试、电气外壳、工装夹具和汽车内外饰等快速原型、小批量测试件加工的理想材料。基于LEAP™的纳米离型技术，构件成型速度快，后处理容易，具有卓越的尺寸精度和细节分辨率。TM 79通过了《欧盟第1907/2006号REACH法规 211种高关注物质(SVHC)进行筛分测试》、《ISO 10993-10:2010 医疗器械生物学评价第10部分：刺激与皮肤致敏试验》和《ISO 10993-5:2009 医疗器械生物学评价 第5部分：体外细胞毒性试验》。导板和医疗器械。 清锋合作案例：工业机械产品--肉眼可见的“透明“液压阀 “在找到清锋之前，我们接触了很多3D打印企业，始终没找到能够做出兼具韧性和透亮的产品。传统的液压阀多采用金属制造，之所以要求‘透’，是要观察液压阀内的流体变化。而液压阀本身还要能够承载3-4MPa的压力，这对3D打印工艺来说是一个极具挑战的任务。而清锋做到了。”   清锋合作案例：全球领先定制眼镜品牌BRAGi与LuxCreo跨界合作推出“透明”框架眼镜 “我们是一群眼镜探险家，我们青睐科技，也追求时尚。在我们不断探索3D打印独特美感的过程中遇见了清锋，发现一种全新材料以及全新的打印方式，解决了现有3D打印的众多难题。” BRAGi佩极 | 极致佩戴，释放睛彩。   清锋最新推出的新一代大幅面光固化3D打印机Lux 3Li+，可打印各类工程树脂原型制作和批量生产；通过LuxCreo高性能材料，还能实现从模型样品到实际功能性样品的快速制造与生产。 通过清锋的解决方案能够实现： 1．快速产品研发迭代 2．样品实验数据快速分析 3．一体化模型处理，快速响应快速制造 4．大吞吐量，快速打印 5．通过不同材料的研发，拓展3D打印新应用 现今，3D打印作为一项非常前卫的高新技术，在弹性体研究、航空航天、高精度复杂零部件制造等方面具有独特的优势，也是国家重点支持发展的领域。清锋的3D打印技术在全球位居领先地位，我们也想借助国内顶尖技术推进行业发展，让教育科研和人才培养走在世界前列。 关于清锋科技(LuxCreo) 清锋科技是一家专注于3D打印设备、软件、材料研发，致力于改变产品开发和生产方式的数字化3D智造商。团队成员汇聚了清华大学、哈佛大学、佐治亚理工学院、宾夕法尼亚大学、剑桥大学等学府的高端技术人才和高管人才。团队研发出适配于不同行业的高性能材料体系，依托自主研发的Lux系列打印机和配套软件， 为鞋类、齿科、医疗、消费、汽车等行业创新升级提供解决方案，打造兼具定制化和批量化的新型数字化制造模式及生态闭环，让制造更简单！www.LuxCreo.cn 欢迎关注清锋公众号：qingfengshidai了解更多专业信息。 如有合作需求或者感兴趣的产品，可以扫描下方二维码联系清锋 ↓↓↓ 公司电话：010-63941626 公司邮箱：business@luxcreo.com 市场电话：18614034268 销售电话：13817977721；13811595251 官方网站：www.LuxCreo.cn 公司地址：北京市海淀区建材城中路27号金隅智造工场S5幢1017

铝铜合金广泛应用于航空航天、舰船、车辆等工业领域，目前国内外针对铝铜合金焊接及增材专用材料主要为ER2319，铝铜合金熔焊时焊缝金属不仅易产生热裂纹，而且焊缝的强度低、塑性差，影响了铝铜合金作为焊接结构件的推广应用；铝铜合金沉积态组织不均匀性，晶粒组织较粗大，增材试样性能较低。针对铝铜合金焊接接头及增材件性能较低，缺乏高性能的专用材料这一问题开展研究，开发一种高性能的铝铜合金焊接和增材用焊丝，通过对铸锭、焊丝及其增材试样组织进行观察分析，系统研究Ti和Zr的含量对铝铜合金微观组织结构、力学性能影响，探索增材制造过程中的组织演变机制；深入研究非均质形核核心的形貌、大小、分布以及其晶体结构和晶格常数，揭示Ti、Zr元素复合作用细化铝铜合金组织机理，丰富和发展铝合金细化理论，为高性能铝铜合金焊接增材专用材料的研发提供一条新的思路，推动铝铜合金在工业领域更广泛的应用。

300℃复合隔热板是以聚氨酯（PU）预聚体为基体材料，以中空玻璃微球（HGM）为增强材料，并且添加催化剂等助剂制备的一类PU耐高温隔热复合材料。采用预聚体法分别制备了改变PU交联度和改变填料用量的2组PU/HGM复合材料；通过压缩实验、硬度实验、导热系数和TG-DTA测试，结果表明：当HGM用量在一定质量分数比例时，所制得复合材料压缩强度为37.42MPa，弹性模量为9.96MPa，最大压缩应变5.19%，导热系数为0.1483Ｗ／ｍ·Ｋ，耐热性（使用温度）为２２０℃左右，３００℃时失重率为８０％。材料的综合性能最优。 中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。通过ＨＧＭ 对ＰＵ泡沫燃烧和力学性能的影响的实验表明，ＰＵ泡沫中仅加入ＨＧＭ 对其氧指数和水平燃烧速度影响不大，但可改变其应力－应变过程：当压力低于临界值时，应变随压力增大而缓慢增加；而当压力超过临界值后，应变随压力增大而迅速增加。通过向硬质ＰＵ泡沫塑料中添加石墨和ＨＧＭ，实验表明：１０％（ｗｔ，质量分数，下同）的ＨＧＭ、２０％的石墨和７０％的硬质泡沫塑料制得的复合材料具有最佳的阻燃性能，且复合材料的极限氧指数达到了３０％（体积比），并得到了最大耐压强度和弹性模量。随着ＨＧＭ 的含量增加，复合材料的拉伸强度增加，而其密度和溶胀比下降。密度为１２５ｋｇ／ｍ３ 的ＨＧＭ 对低密度（５４～９０ｋｇ／ｍ３）硬质泡沫塑料的性能影响，在微球含量为０．５％～５％的范围内确定微球含量对该泡沫塑料热膨胀系数、拉伸和压缩性能的影响。

一、 项目简介为了推动建筑材料的科技进步，提高建筑业的整体水平，扭转我国建筑用钢落后的局面，推广和使用HRB500级钢筋是我国建筑发展的必然趋势。本项目通过对高强钢筋混凝土结构体系的受力性能试验,形成了完整的技术数据，为HRB500级钢筋混凝土结构的开发及推广应用提供技术支持。二、 项目技术成熟程度成熟。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）该项目成果鉴定达到国际先进水平，并获得2009年度河北省科技进步三等奖。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）项目成果为《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）的修订提供参考，进一步推动了建筑领域高强钢筋的应用。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）资金需求约100万元，场地规模300平米，8-10名专业技术人员。六、 效益分析 HRB500级钢筋与目前主要使用的HRB335和HRB400级钢筋相比，在造价增加9.4％和3.8％的情况下可节约用钢量40％和16.7％。同时在建设阶段可以节约资源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放，经济效益和社会效益显著。七、 合作方式校企合作。八、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）联系人：李艳艳，13920177904，nicole_820@163.com九、高清成果图片2-3张

项目概况 本项目通过研究和应用新一代高强度螺栓钢，利用其"晶界强化＋晶粒细化＋氢陷阱控制"等特点，对高强度螺栓工艺进行优化和创新，开发出具有高的强韧性、耐延迟断裂性能和抗疲劳破坏性能的1300MPa级以上高强度螺栓（实物水平已达1400MPa级以上）, 形成了1300MPa级以上高强度螺栓的制造工艺、产品技术规范和相关专利（ZL03 1 13218.9）等，并已生产批量应用。在国内首创并处于领先地位，获得2007年度南京市优秀专利新产品二等奖。主要特点 该项目可在使传统的螺栓强度提高的基础上，进一步提高螺栓连接时的紧固力，防止紧固件的松动，同时还具有良好的耐延迟断裂性能和抗疲劳破坏性能，有利于产品结构的设计优化，由此可达到安全、减重及节能降耗的目的。技术指标    螺栓的强度水平≥1300MPa，耐延迟断裂性能和抗疲劳破坏性能优于传统的12.9级螺栓。市场前景    在机械、汽车等行业具有广阔的市场应用前景。