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。

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。 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。

本成果针对镁合金生产与应用过程中的关键问题，成功开发了镁合金目标 产品的集成应用技术和循环利用技术，打通了目标产品的合金开发、产品设计、 材料加工、产品生产、产品应用和合金废料返回利用的整个技术链条和循环过程。 主要创新成果为：1）发明了一批高品质镁合金。2）开发和发明了高质量铸造产 品高效环保加工技术和成套的型材挤压技术，成功制备了世界上最大规格的中 空型材；大幅度提高了铸件的成品率。3）首次创新开发了 “重质夹杂逆向自净 化”的“反向"过滤技术和成套装备，攻克了过滤精炼能力快速衰减的国际难题。 4）建立了镁合金材料及产品服役性能数据库，开发了专家预测系统及先进的镁 产品开发技术系统，建成了国内外第一个综合性的“镁合金材料替换设计及产品 应用技术开发平台"，解决了镁产品推广应用中新材料和新产品脱节的瓶颈问题。 成功开发了 200余款（种）镁合金及铸造产品、300多种规格高品质镁合金 管型材和两大系列镁合金气体保护熔铸和废镁回收再生装备，已在1000多万辆 汽车得到成功应用，并已成功装备轨道交通工具及军工关键装备上。节能效益非 常明显，创造了显著的经济效益和社会效益。

本项目针对实际生产中存在的铝合金机匣变色、耐磨性不够高等困扰企业多 年的技术难题，经过工艺改进和优化，开发出了纳米尺度阳极氧化新技术，解决 了铝合金机匣变色的技术难题。近5年来，采用纳米阳极氧化新技术处理的铝合 金机匣40余万件，产生直接经济效益1200万元，每年节约成本200万元。同时, 在节能排放方面产生了巨大的社会效益。

成果简介铁矿石品位下降及铁矿石质量劣化的现状下， 合理选择性价比高的铁矿粉对钢铁企业配矿和生产具有重要意义和经济价值。 单种铁矿粉综合性能评价模型根据铁矿粉化学成分及其物理性能、 冶金性能、 烧结基础特性和单烧性能， 结合钢铁厂的实际炼铁参数和铁矿粉市场行情， 分简单型和科学型对铁矿粉的综合性能作出科学合理的计算， 对当前条件下的铁矿粉采购价格作出预测， 为钢铁企业合理高效采购铁矿石、 降低炼铁成本， 提高生产效率， 加强原燃料管理提供量身定做的模型软件。 既可以为采购部采购铁矿石提供价格底线参考， 也可以为烧结厂优化配矿提供基础数据。成熟程度和所需建设条件采用 VC 程序设计语言开发的模型软件， 系统稳定、 成熟， 分单机版和网络版（网络版的参数可以网络共享）。 只需在计算机上安装模型软件， 不需要任何其他条件。技术指标根据铁矿石的种类与用途， 按直接入炉矿（生块矿、 球团矿） 和铁矿粉（精矿粉、 富矿粉） 四类分别进行评价。评价模型分为简单型和科学型， 简单型从化学成分进行计算与评价； 科学型在简单型基础上从化学成分、 物理性能和冶金性能、 矿石基础特性、 单烧性能进行全面的计算与评价。设置基准矿， 即以同期市场和企业生产条件下某种已知价格和性能的矿粉为基准矿， 待评价矿的性能与之对比， 从而预测相应的价格。 预测的价格与铁矿粉实际性能吻合度 90%以上。市场分析和应用前景该模型可用于钢铁企业采购部门、 烧结厂、 炼铁厂等多个部门使用， 联合使用可以选用网络版。 全国近 300 家钢铁企业都是潜在的客户， 铁矿粉贸易商也可以购买， 为合理定价提供技术依据。社会经济效益分析以产能 1000 万吨的钢铁厂为例计算， 需要采购铁矿粉 2000 万吨， 采用该模型， 为其中的 30%矿粉提供采购底价指导， 每吨节约保守以 5 元计算， 一年可以降低采购成本 3000 万元， 因此具有非常可观的经济效益。合作方式合作开发、 受托开发联系方式冶金学院 龙红明 0555-2311571 13956233905 yaflhm@126.com

减振复合板是指在金属板材 (简称基板) 中间或者两侧添加阻尼层复合而成的板材。即两 边为金属板，中间为阻尼层。减振复合板的外观、加工性能等与金属基板类似，以其优良的减 振性能被广泛应用于数控机床、发动机、高速铁路机车、飞机等高技术工业领域。 由于减振复合板的金属基板和阻尼材料都需根据使用要求定制，因此，可以根据需要来开 发各种性能的减振复合板。但目前缺少相应设备来评价减振复合板的阻尼性能，从而影响了产 品的推广应用。本项目针对这一需求，开发了减振复合板阻尼性能测试设备。 设备开发所依据的标准： GB-T 16406：声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法； ASTM E756：Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials。 基本原理： 测试系统的仪器由激励、检测和采集三部分组成，测试系统框图如图1所示。首先利用信 号发生器驱动激振器对试样施加简谐激励力，由检测传感器测试试样的振动信号，经放大后接 入数采系统分析记录并显示。 保持恒定的激励力，连续改变频率，测出试样的速度弯曲共振曲线。对采集信号进行频响 分析，最后从其频响图得到各阶共振频率以及共振峰宽度，计算出损耗因子等参数。当测试过 程在控温箱中完成时，则可确定温度对材料阻尼特性的影响。

在石油、化工、冶金、热能动力等工程领域中，管壳式换热器被广泛地用于物料的蒸发、冷凝、加热及冷却等过程。传热效率低、体积大、操作费用高是普通管壳式换热器普遍存在的缺点。 华东理工大学机械与动力工程学院化工机械研究所受中国石化扬子石油化工股份有限公司的委托, 对扬子公司催化、芳烃、乙烯装置中的1978台换热设备进行性能标定、评定与高效化改进研究。在广泛调研的基础上从各类设备中发现90多台换热效果差，能耗大的换热设备。根据工艺条件和传热方式，对部分设备采用改善内部壳程结构和采用强化传热管的方法，进行高效化改造。对换热设备的管外采用杆式支撑等纵向流形式，或采用螺旋折流板支撑的螺旋流形式来替代传统的弓形挡板结构；换热管则根据不同的传热形式采用经多年自主研发或经测试性能优良的多孔表面管、波纹管或螺旋槽管等高效特型换热管，二者结合形成复合强化传热的结构。

铁矿石品位下降及铁矿石质量劣化的现状下，合理选择性价比高的铁矿粉对钢铁企业配矿和生产具有重要意义和经济价值。单种铁矿粉综合性能评价模型根据铁矿粉化学成分及其物理性能、冶金性能、烧结基础特性和单烧性能，结合钢铁厂的实际炼铁参数和铁矿粉市场行情，分简单型和科学型对铁矿粉的综合性能作出科学合理的计算，对当前条件下的铁矿粉采购价格作出预测，为钢铁企业合理高效采购铁矿石、降低炼铁成本，提高生产效率，加强原燃料管理提供量身定做的模型软件。既可以为采购部采购铁矿石提供价格底线参考，也可以为烧结厂优化配矿提供基础数据。

该系统主要用于列车空调机组中所使用的各种型号风机的性能试验。空调机组中所使用之风机的静压效率、最大流量及噪声性能等指标直接影响到列车空调整机性能。 需要测试的包括冷凝器换热风机及蒸发器换风机多种。以ISO 5801国际标准、GB1236-85国家标准以及GB/T2888-91国家标准为研制依据，研制成功矩形截面出口侧试验风室一台。测试风机性能参数范围：流量Q=600～13000m3/h；静压Pst=0～800Pa；功率N=0～3000W。风室内部有效尺寸为2.5m×2.5m的正方形。风机旋转轴离地面高度1.5m，内部有效总长6m。风室内安装AMCA标准喷嘴8只，喷嘴的不同组合可适应不同被测风机的测试要求。在风室测量喷嘴前后各布置一套整流风，穿孔率分别为60%、50%、45%。选用特制离心式机翼形叶轮6#辅助风机，由变频驱动。通过流量调节风阀改变风机试验的工况点，在试验中调节风阀与辅助风机配合使用，调节被测风机流量自“零”至“零静压流量”为止。 试验室被测风机声场进行了消声处理，包括风室降噪、辅助风机降噪和反射声场降噪。风室材料选用75mm厚夹芯彩色泡沫钢板，在辅助风机的进口与出口分别装设有筒形消声管道和弧形扩压消声管道，测试风机声场区域反射表面全部粘贴了聚胺脂泡沫吸声板。 信号采集包括压力、功率、电流、温度、湿度、转速及噪声等，信号通过端子板与工控机相联。工控机采样信号并控制变频器及调风阀开度。风机动力性能计算结果包括实测噪声比A声级及指定条件噪声。测试系统软件用Visual Basic开发，操作者只需通过鼠标点击即可进行自动测试。自动测试一台风机约需10分钟。输出报表共三页，包括测试工况计录，计算结果及风机性能曲线图。该系统具有以下的特点： 1．风室设计简洁规整。室内多喷嘴更换组合方便。 2．对声场的降噪做了特殊处理。包括墙壁的吸声和辅助风机降噪。 3．操作软件清晰明了，操作简便。自动化程度高。 4．同时符合了国际国内标准。