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金属与粉末冶金

2017-04-23

新材料产业 2017年4期
关键词:磁体镁合金成形

科学家发现具有应用潜力的“船”形结构GeSe

普林斯顿的研究人员已经发现了一种新结构的简单复合物GeSe,到目前为止令人惊奇地逃脱了检测。美国化学学会杂志上发表的研究论文称,这种所谓的β-GeSe化合物具有类似石墨烯的环型结构,其单层形式可以具有类似的有价值的性质,可用于电子应用。

石墨烯被誉为电子学的二维神奇材料,但缺乏带隙阻碍了其在器件制备的发展。因此,与其密切相关的材料黑磷,由于具有小的带隙和较高的电荷载流子迁移率,受到了广泛的研究关注,并且可以轻易地降低至纳米厚度。研究人员计算出,GeSe与黑磷高度相似,可以认为是V族元素。

β-GeSe的罕见“船”结构可能通过其层之间的细小距离来保持稳定,而黑磷和α-GeSe具有标准的“椅子”结构。结构的差异导致化合物具有不同电子性质。研究人员发现,β-GeSe具有黑色磷和α-GeSe之间的带隙尺寸,这可能对未来的应用有利。GeSe也是有吸引力的电子材料,因为它在环境条件下是稳定的,而黑磷在空气和水中都会法神化学反应。(工业和信息化部电子科学技术情报研究所)

澳洲成功实施首例3D打印钛-聚合物胸骨植入手术

近日,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)与墨尔本医疗植入物公司Anatomics,以及一队英国医生联手,为一名61岁的英国患者Edward Evans实施了3D打印钛-聚合物胸骨植入手术,由此实现了全球首创。因为之前,这种植入物一般都会用纯钛制造。

据悉,这个3D打印的钛-聚合物胸骨是由Anatomics设计,然后由CSIRO位于墨尔本的Lab 22工厂完成打印的。值得一提的是,这已经不是他们的首次合作了——早在2014年,他们就曾联手为一名澳大利亚癌症病人3D打印了钛膝盖骨,而后的2015年,他们又为一名西班牙癌症患者3D打印了钛胸骨和肋骨。

Anatomics公司执行主席Paul DUrso表示,由于同时采用了钛和聚合物2种材料,这种新型胸骨植入物能够比之前的纯钛植入物更好地帮助重建人体内的“坚硬与柔软组织”。Evans术后仅12天就能出院,并且目前恢复十分迅速就是最好的证明。(中国有色金属工业协会)

白俄罗斯研制出高效激光切割金属材料工艺和设备

白俄罗斯国立技术大学的研究人员研制出一种高精度、高效率激光切割金属材料的工艺和设备。该工艺和设备可用于汽车制造、机械制造、化学工业以及需要裁剪板材企业的生产备料工段。

研制的设备功率从500~2 000W,最适用于中小企业,设备可以对厚度达18mm碳钢板坯、10mm厚合金板坯、12mm厚铝合金坯件进行裁切,切割速度为20m/min,切口表面精度达Ra2.5。工艺和设备已在白俄罗斯和俄罗斯50多家企业应用。(科技部)

以色列打造铝合金新型无人导弹艇

日前,以色列拉斐尔先进防护系统有限公司研发的“海上骑士”无人导弹艇进行了成功测试。该艇的最大速度75km/h,可在海面执行反潜、排雷、无线电电子战、海上安全及与之相关的有关行动与任务。

以色列海军对“海上骑士”无人导弹艇进行了成功的多方面测试,为期2年的试验结束后,以色列海军正在组建新的“海上骑士”无人导弹艇列装后将取代年限较久的效率较低的导弹艇,首批“海上骑士”将列装在加沙沿岸保卫海岸线的海岸分队。从“海上骑士”的高速度与工作任务(排雷与发射鱼雷等多种任务)来说,无疑是用无磁性铝合金打造的,用对海水有高防腐蚀性能的5083型或5056型合金焊制,它们不但有强的抗腐蚀性能,而且有相当高的力学性能。

以色列国防工业一直在不遗余力研发无人艇:2016年6月埃尔比特系统公司完成了“海鸥”新型多用途无人水面艇发射鱼雷试验,这种艇长12m,一台控制系统可遥控一条或两条无人艇,执行各种任务,如反潜、排雷、布雷、无线电电子线、海上保安巡逻、揖私、海上安全及与之相关的种种任務。(中国有色金属报)

金属玻璃成型过程中特殊状态或助研制新材料

由香港城市大学领军的研究团队发现金属玻璃成型过程中一种不为人知的无定型状态,破解了40年来科学界的一个谜团。城市大学方面近日公布,这项发现有助于研制更优质的新型金属合金。

研究指出,有关研究由城市大学物理及材料科学系系主任兼讲座教授王循理领导。他说,研究结果解开了40年来科学界的一个谜团;他们希望通过改变金属玻璃的纳米结构,从而研制更多的新型材料。

据报道,科学家相信,金属玻璃是未来发展的重要材料,这种材料较晶态合金有更高的强度和韧度,也可以承受更大的弹性变形。

基于上述特质,金属玻璃可应用在不同范畴的器材制作上,例如运动用品装备、医疗仪器和发电机组的变压器。(中国有色金属工业协会)

中信重工铝合金板材建功首架国产大飞机

据了解,我国自主研制的首架国产大型客机C919将于2017年首飞。这预示着我国已成为世界少数几个拥有研发制造大型客机能力的国家。据悉,C919大飞机用的铝合金板材是由中信重工制造的12 000t航空级铝合金板材张力拉伸机生产。

自2007年开始,中信重工联合西南铝业、中国重型院等企业院所,通过产学研结合,协同创新攻关万吨级拉伸机,顺利完成了12 000t航空级铝合金板材张力拉伸机的研制与开发。拉伸机采用了当前国际上大型厚板拉伸矫直机的各项先进技术,整机达到国际先进水平。在全浮动张力拉伸技术、预应力组合梁式机头的小变形多单元结构技术、钳口复合斜面夹紧技术、重型拉伸机多项断带缓冲保护技术、大拉伸力主缸同步控制技术等方面实现了重大突破,实现了对板宽4 000mm、板厚250mm、板长30 000mm的航空级铝合金板材的预拉伸,代表了我国铝加工业尖端装备技术的发展水平。

2011年11月,12 0000t航空级铝合金板材张力拉伸机在西南铝业年产5万t铝合金厚板生产线成功投产。这台拉伸机,实现了我国大型铝合金板材万吨级拉伸机装备从无到有的跨越,一举填补我国在相关铝合金材料制造领域的空白,突破了欧美等发达国家在航空航天用铝合金材料领域的技术垄断,实现了我国对“大飞机”项目铝合金材料的自主保障。(中国有色金属报)

中北大学攻克镁合金构件成形技术

由中北大学科研团队完成的国家攻关项目“镁及镁合金综合环保型技术开发及产业化”中的“大型复杂镁合金承力构件阶梯温度径向轴向控制流动精确成形技术”,经过山西十多家企业的实际应用,收效明显,部分产品已出口。

大变形提高镁合金性能效果明显,是高性能大型镁合金承力构件制造的首选。但大型复杂镁合金构件成形存在很多难题,如:塑性差、大铸坯成形难;成形性与构件性能对成形参数敏感、温度和应变差大、性能难以控制;成形力大、充填不饱满、易开裂、精度无法控制等。为攻克镁合金塑性成形新技术壁垒,中北大学研究团队展开了镁合金塑性成形新技术的研究与开发。

大型镁合金承力构件内环筋(外枝芽)壳体件中筋和梁是承力关键部位,在提高镁合金性能的基础上,必须成形出筋和枝芽来,才能满足高承力的需求。因此,中北大学科研团队针对内环筋(外枝芽)壳体及非对称异形框架等大型承力构件进行了大量实验,发明了阶梯温度径向轴向控制流动整体精确成形关键技术及特种装置,在国际上首次突破了上述镁合金构件成形的难题。(山西省科技厅)

世界最轻金属材料“新型镁锂合金”被西安交通大学攻克

西安交通大学柴东朗教授及团队,通过向金属镁中添加金属锂,使其具备了低密度、高比刚度、高比强度的优异力学性能和减震、消噪的高阻尼性能,以及抗辐射、抗电磁干扰性能,代表了镁合金发展的技术前沿,被稱为未来最为“绿色环保”的革命性材料。

与铝合金相比,同样大小,质量仅是铝合金的一半,但比强度高于铝合金。此外,这种新型镁锂合金的阻尼性能优异,是铝合金的十几倍,减震降噪效果好,在屏蔽电磁干扰方面表现突出。

据了解,该材料已应用于我国成功发射的首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星中的高分辨率微纳卫星上,大幅减轻了卫星质量,显着提高有效载荷,降低了发射成本。(西安交通大学)

中科院宁波材料所高性能热变形钕铁硼磁体研究获进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室在多年热变形钕铁硼(Nd-Fe-B)磁体研发的基础上,利用新型压力扩散技术&高温织构生长成功制备了高磁能积热变形Nd-Fe-B磁体。现有研究结果表明:传统重稀土共熔合金扩散在提高磁体内禀矫顽力Hc时会破坏原有<001>织构,扩散磁体中重稀土原子与铁原子磁矩的反平行排列也会大幅降低2∶14∶1相饱和磁化强度Ms,因此矫顽力提升基本上是以牺牲部分剩余磁化强度为代价。目前尚无一种方法能在同一扩散体系中实现磁体磁能积(BH) max和矫顽力Hc的共同提高。实验室打破传统晶粒尺寸对热变形Nd-Fe-B磁体的束缚,在适宜的高温条件下,借助磁体内<001>织构调控晶粒择优生长,消除错取向粗晶,实现磁体宏观取向结构优化,制备出Hc=7.8kOe、(BH) max=48MGOe的热变形磁体。在此基础上,又创造性地发明了“压力辅助注入扩散”技术:在磁体热变形过程中利用压力将Dy-Cu共熔合金直接注入到磁体内部,通过后续高温织构再生长,制备出Hc=10kOe,(BH)max=53MGOe的高性能热变形磁体。

该方法有效改善了磁体近表面<001>织构(如下图),并在后续高温过程中Dy-Cu扩散形成了高磁晶各向异性场的(Dy,Nd)2Fe14B/Nd2Fe14B“shellcore”结构的同时抑制了近表面晶粒生长,为磁体矫顽力和磁能积的共同提高奠定基础。(中国科学院)

中科院合肥研究院在流动液态锂第一壁研究方面取得进展

近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所托卡马克物理研究室真空及等离子体壁相互作用课组在流动液态锂第一壁研究方面取得新进展。

流动液态锂壁作为固态第一壁的替代方案,解决未来聚变堆装置再循环、高热负荷及中子辐照等难题,越来越被聚变界重视。在EAST装置上,科研人员利用装置纵场,成功实现了内置式电磁泵驱动下的液态锂循环流动。深入研究发现,在等离子体作用下锂通过蒸发和溅射等“被动”进入等离子体边界。由于锂的低电离能,进入边界等离子体的锂被迅速电离并跟随刮削层流的方向输运,形成一个不均匀分布的锂辐射层,在一定程度上隔离了高温等离子体与第一壁材料,降低了从壁材料表面释放的杂质粒子,提高了等离子体的约束。同时,锂的边界辐射降低了轰击到偏滤器靶板的粒子及热流,非常类似低Z杂质引起的热流降低及脱靶效果。在实验的基础上,首次给出了流动液态锂壁与等离子体相互作用的反馈模型,流动液态锂与等离子体之间可能形成一个自发、相互耦合的良性循环系统,不仅有利于等离子体约束提高,还能有效降低轰击到第一壁表面的粒子及热流,拓展流动液态锂作为未来聚变装置高热负荷区第一壁部件应用的可行性。(中国科学院)

大连:精制镍合金项目落户长兴岛港

日前,长兴岛港与长兴岛经济区管委会、辽宁宝铂科技有限公司共同签署建设开发精制镍合金项目合作协议。这是大连港长兴岛港口有限公司自去年取得1.2km2土地确权后,引进的第一个临港产业加工项目。该项目将在发挥港口区位优势的同时,催生新的港区经济带,为今后招商引资工作奠定坚实基础。

精制镍合金项目由辽宁宝铂科技有限公司投资建设,占地20万m2,主要从事有色金属的冶炼。总投资12.5亿元,计划建设8条生产线,先期建设2条生产线,项目全部投产后,红土镍矿年转运量将达到300万t。(大连日报)

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