改进铝型材时效处理工艺，铝合金的断后伸长率比普通时效工艺下变大（约15%），减小后期铝合金弯管过程中出现裂纹或者断裂的概率，也避免了工艺造成铝合金管材容易刮擦划伤的质量问题；通过铝合金成形CAE技术，选择合理工艺参数，提高铝合金成形质量；采用等温挤出技术改善材料强度和塑性。

项目成果/简介:镁合金的腐蚀与防护是镁合金应用中的全球性瓶颈问题，如何解决镁合金的腐蚀问题是决定镁合金应用前景的关键问题之一。上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心是我国镁合金材料和镁合金制品的研究开发和产业化示范基地，在致力于镁合金腐蚀与防护机理和方法近14年的系统、深入研究基础上，开发出了一系列功能独特、装饰性好的镁合金表面处理技术及其生产工艺。其中，技术成熟、性能优异、应用效果和反应良好的“镁合金耐磨、耐蚀高性能协合涂层技术”最为突出，已在我国的航空、航天、卫星、雷达、通讯、汽车、纺织等领域获得广泛应用。“协合涂层”不是传统意义的涂层，而是采用特殊工艺将低摩擦系数的聚合物或者固体润滑剂引入微弧氧化膜或者硬质镀层之中，从而结合了原始膜层和引入物两者的优点。该种涂层与基体金属的表层形成一个整体，而非仅一层表面覆盖层，故其性能优于原来的基体金属和单一的涂层组分性能。本项目对镁合金微弧氧化处理的“火花”大小和密度可进行调控，从而实现对氧化层微孔直径、分布密度和膜层厚度的调控。协合涂层具有硬度高、强韧性好、耐磨耐蚀的优点。该项目拥有镁合金超声湿喷丸方法、镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽及其氧化方法两项 授权发明专利，可广泛应用于航空、航天、卫星、雷达、通讯、汽车、纺织等领域，具有很大的经济和社会效益潜力。知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目

/space团队研究开发了医用钛合金表面处理新工艺，包括微弧氧化法制备含钙磷涂层和电化学沉积法制备羟基磷灰石涂层。其中微弧氧化法制备的钛合金医用涂层中钙磷总含量超过20at.%，Ca/P接近1.67，涂层与基体结合强度超过50MPa，涂层性能远超高目前临床应用HA涂层与基体的结合强度。开发的医用钛合金电化学沉积羟基磷灰石涂层结合了水热法和电化学沉积法的优点，具有HA生长速度快，涂层形貌可控，涂层结晶度可调等优点。开发的原位合成法钛基复合材料具有制备工艺简单，增强体与基体界面结合良好，增强体在基体中分布均匀，具有可设计性等优点。

随着铝合金结构和机器人自动化焊接的广发应用，研发出适应机器人焊接的新型高强铝合金系列焊丝，可满足机器人长时间焊接作业，送丝流程。通过熔池小冶金，可进一步提高焊缝强度。该技术包括 成熟的配方、生产工艺及生产线二条。

采用注射成形工艺实现复杂形状增压涡轮的近终成形，并满足高性能和低成本的要求。根据注射成形涡轮对零件壁厚的要求，选择 ø52mm 涡轮作为研制对象，并完成了中空蜗轮的结构设计及可靠性校验，中空孔径确定为 ø5mm，孔深 25mm，如图 1 所示。对比分析实芯涡轮和中空涡轮的离心应力分布可知，采用中空结构的涡轮，其应力分布较原始涡轮应力分布一致，但涡轮离心应力有所增大，中空结构涡轮的最大离心应力为 626MPa，较原始涡轮增加了 20.4%。涡轮采用中空设计后，自振频率变化很小，频率平均变小 0.167%，可近似认为没有变化。中空结构增压涡轮不仅达到了减轻重量的目的，而且大幅度减小了烧结变形。设计了侧向抽芯模具结构（如图 2 所示），实现了复杂形状增压涡轮的近终成形。采用数值模拟方法对注射成形充模过程进行了模拟，得出了喂料的充模过程（如图 3 所示），并阐明了涡轮在注射成形过程中产生的缺陷与机理。优化了注射成形工艺参数，得出最佳的注射成形工艺参数为：注射温度为 160℃，注射压力为 60MPa，模温为 80℃，最终制备出了无缺陷的注射成形坯。以平均粒度 15μm 的惰性气体雾化的 K418 镍基高温合金为原料，选用 67%装载量，将粉末与粘结剂（60%石蜡+15%高密度聚乙烯+15%聚丙烯+10%硬脂酸）于 140℃在开放式混炼机中混炼 30min，制备出适合镍基高温合金粉末注射成形的高效粘结剂，制备出了流变性能良好的注射喂料。分析了脱脂方法、脱脂制度和脱脂温度对致密度和最终高温合金性能的影响，掌握了碳、氧含量的精确控制技术。通过烧结+热等静压工艺获得高致密度的粉末高温合金，具有晶粒细小、显微组织均匀、综合力学性能优异等优点。MIM418 合金 1230℃真空烧结相对密度为 97%，热等静压后的样品接近全致密。图 1 实芯涡轮和中空结构涡轮图 2 侧向抽芯模具结构图 3 涡轮注射填充过程模拟经过 1200℃固溶/空冷、750℃时效，MIM418 抗拉强度达到 1425MPa，屈服强度为1004MPa，延伸率达到19.4%，与铸造合金性能相比分别提高了70%，30%，120%。图 4 为烧结态的注射成形涡轮。涡轮表面光洁，尺寸精度高，如图 4 所示。图 4 注射成形涡轮制备出满足涡轮使用性能测试要求的涡轮，涡轮尺寸与内部质量良好，达到装机测试要求。涡轮样品在无锡威孚英特迈涡轮增压器公司进行了台架实验，图5 所示为涡轮样品焊接及部分工装的照片。钢轴焊接后接头抗拉破断力达到 18吨，远高于铸造涡轮与钢轴的焊接强度。转速相同时，粉末注射成形涡轮部件测频一致性和气动性能涡端一致性均优于铸造性能，超速飞裂试验停止在 225000转/分与 225000 转/分，增压器拆检的结果可知，超速飞裂试验涡轮表现良好，两套增压器的失效皆由涡轮轴断裂造成。粉末注射成形涡轮样件测频一致性优于铸造涡轮，粉末注射成形涡轮与钢轴联结强度也明显高于铸造涡轮。粉末注射成形MIM418 涡轮在超速飞裂试验中表现不俗，在钢轴断裂 21.5/22.5 万转的状态下，涡轮仍保持完好。粉末注射成形涡轮的涡端试验表明，涡轮部件涡端性能一致性较好，3 组样品涡端的效率曲线基本重合，均在±0.5%的偏差内。

微弧复合处理（MCC）技术将不需前处理的微弧氧化与静态防护性能优异的有机物涂装技术相结合，在铝、镁合金表面制备具有高性能、多用途的陶瓷有机复合涂层，性能明显优于单一微弧氧化或传统涂装工艺。围绕该技术，项目团队近年来主持国家自然科学基金、国家攻关、“863”技术及国际合作重点项目二十余项。

  发明了一种新的热镀锌工艺，不同于传统的溶剂法，不用助镀剂实现热镀，没有大量锌烟、少锌灰少锌渣，除了热镀锌还可以实现构件热镀合金镀层，如Galfan、Galvalume、ZAM等合金。大幅度降低热镀锌的成本，最高可降低70%以上。配合环保除锈剂使用可彻底解决批量热镀锌的环保问题。下图是利用环保热镀工艺做出的Galfan合金（锌-5%铝-稀土合金）样品，这是迄今为止世界上还没有做出来，也没有相关标准。已经申报了三项有关热镀Galfan产品的标准：《钢管热浸镀锌-5%铝-稀土合金》《钢铁制件热镀锌-5%铝-稀土合金镀层技术要求及试验方法》《紧固件热镀锌-5%铝-稀土合金层》。资金需求： 建设100万吨热镀锌产业基地，需要投资10亿元，在省级以上园区占地300亩，年产值15亿元，纯利润5亿元。用工1000人，装卸料实现自动化后可减少600人用工。可出让的股份比例：

  发明了一种新的热镀锌工艺，不同于传统的溶剂法，不用助镀剂实现热镀，没有大量锌烟、少锌灰少锌渣，除了热镀锌还可以实现构件热镀合金镀层，如Galfan、Galvalume、ZAM等合金。大幅度降低热镀锌的成本，最高可降低70%以上。配合环保除锈剂使用可彻底解决批量热镀锌的环保问题。下图是利用环保热镀工艺做出的Galfan合金（锌-5%铝-稀土合金）样品，这是迄今为止世界上还没有做出来，也没有相关标准。已经申报了三项有关热镀Galfan产品的标准：《钢管热浸镀锌-5%铝-稀土合金》《钢铁制件热镀锌-5%铝-稀土合金镀层技术要求及试验方法》《紧固件热镀锌-5%铝-稀土合金层》。资金需求： 建设100万吨热镀锌产业基地，需要投资10亿元，在省级以上园区占地300亩，年产值15亿元，纯利润5亿元。用工1000人，装卸料实现自动化后可减少600人用工。可出让的股份

开发的新型快速时效响应型 Al-Mg-Si-Cu-Zn 系合金兼具优异冲压成形性能（r>0.6，Δr<0.1）和弯边性能（rmin/t≤0.6）以及高烤漆硬化增量，其模拟烤漆硬化增量达到 130-160MPa，室温放置 45 天后的烤漆硬化增量仍可达 140MPa 以上，远高于目前国内外所报道 Al-Mg-Si 系合金（包括商用 AA6016 和 AA6111合金）80-120MPa 的烤漆硬化增量。成功实现工业大铸锭及 2m 以上宽幅薄板的制造，所获薄板的成形性能、烤漆硬化性能均表现优异，成功冲制出典型汽车部件。成功开发出可热处理强化的 Al-Mg-Zn 系合金及配套双级时效/预时效-烤漆硬化处理工艺，使新型合金 H131 和 H321 态的强塑性高于 ASTM B928 对船用合金的要求，且综合性能全面优于国外最先进的 AA5059 铝合金，填补了我国高性能船用铝板的技术空白。研发的系列 Al-Zn-Mg-Cu 合金具有与 AA7449、AA7085 和 AA7081 商用合金相当的强度和更高的断裂韧性，部分性能优于美铝开发的 AA7055 高强铝合金；掌握中厚铝板多道次、无翘曲连续异步轧制技术，显著改善厚向组织性能均匀性，是解决中厚板心部难变形问题的关键技术；开发出适用于高强 7000 系铝合金的高效短流程中间/最终形变热处理加工工艺，明显提升高强铝合金薄板室温拉伸塑性，其综合性能比肩 HSLA、DP 及 TR 等汽车用钢；开发的超低温变形加工技术可将现有商用铝合金及不锈钢板带的屈服强度提高 20-30%以上，综合性能优于如 AK Steel/Outokumpu/太钢等生产的薄板产品。

该合金是在ZL205A合金成分基础上，通过微合金化与变质处理后获得, 制备方法简便，工艺简单，便于操作。该合金具有密度小、比强度高等特点,延伸率比未变质合金分别提高11%和70%，而屈服强度基本没有变化，同时具有更高的室温塑性，可广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展 ,对铸造铝合金 ,尤其是具有特殊性能 ,如具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铸造铝合金 ,需求量越来越大。 主要性能指标：1. 抗拉强度为：450～480MPa；2. 延伸率为7～11 %；3. 屈服强度=330～350 MPa；室温塑性：变形200%完好无损，变形300%时出现开裂。