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金属与粉末冶金

2022-07-19

新材料产业 2022年2期
关键词:冰刀镁合金时效

科研人员利用数学模型快速合成特性合金

乌拉尔联邦大学科研人员利用计算机建模,通过操纵合金的内部结构影响其物理特性,研发出一种快速合成铝基合金合成的方法。

铝硅合金是一种被广泛用于制造汽车、飞机等零件的合金。合金中晶体的形状决定了材料的物理特性,包括强度、延展性、导热性和导电性。在数学模型的帮助下,可控制合金的成分和特性,并生产出具有所需特性的零件。目前,研究人员正在一个实验性电磁悬浮设施上验证该模型。通过该设备,可进行真实实验并描述合金的枝晶结构。利用该数学模型,可模拟各种金属合金中发生的结构相变过程,能快速合成具有特定性能的合金,研发具有改进特性的新一代材料。(科技部)

科研人员研发出1种接近骨组织的超弹性合金

俄罗斯国家研究型技术大学莫斯科钢铁合金学院(MISiS)材料学科研人员利用钛、锆和铌研发出1种新的生物相容性合金,其物理力学性能与天然骨组织接近。

据MISiS科研人员介绍,金属生物材料在骨组织重建中起着特殊作用,其中使用最多的是钛金属,但钛金属特性与骨骼物理和机械特性不符,会导致应力隔离(消除)和附近骨组织脆性增加。在科研攻关中,科研团队控制合金化学成分,研究了几种高锆含量的Ti—Zr—Nb系列合金结构和功能特性,最终在4种锆、铌含量不同的新合金样品中,Ti—41%Zr—12%Nb被认为是最适合的超弹性合金,表现出高塑性,相对断裂伸长率超过20%,总可逆变形超过6%。(科技部)

科研团队研发出新型晶体结构合金

京都大學研究团队用钯、铁、铟3种元素开发出了新型晶体结构“Z3”合金。

通常情况下,钯原子和铁原子呈三维各向同性排列,但研究团队利用元素之间的互溶性,成功使钯原子和铁原子各自构成二维结构,使整个晶体构成层状排列的Z3结构。由于钯和铁、铟分别互溶,铁和铟之间无法互溶,形成钯和铁被隔开、铟被钯包裹、钯-铟层与铁层交叠的稳定层状排列结构。这种新型晶体结构“Z3”合金磁性为原来的20倍。(科技部)

蒙古国准备与俄罗斯等国家合作开发稀土矿

蒙古国总统Ukhnaagiin Khurelsuk日前表示,蒙古国将准备与俄罗斯合作勘探稀土矿。Khurelsuk谈到,蒙古是世界上自然财富最丰富的12个国家之一,采矿业非常发达。蒙古国有非常好的黄金、煤炭、铁矿石和稀土金属矿藏,地质学家发现了4个稀土金属矿床,全国总共可能有大约80个。(中国有色金属报)

首个钛合金油气管材国家重点研发计划重点专项立项

由中国石油集团工程材料研究院冯春担任总负责人的“苛刻环境能源井钻采用高性能钛合金管材研发及应用”项目,获批国家重点研发计划“先进结构与复合材料”重点专项立项。

作为我国油气钻采领域首个钛合金管材相关国家重点研发计划重点专项项目,该项目围绕国家能源钻采工程对钛合金管材的重大需求,将从基础研究、共性关键技术及应用示范3个方面开展工作,开发高性能钛合金钻杆、油套管材制造成套技术,攻克特殊螺纹接头制造及其连接、管材适用性评价及应用等关键技术难题,建立完备的应用评价体系和相关标准,实现工业化稳定生产和工程示范应用,为国产高性能钛合金钻采管材在我国深层油气、可燃冰等重大战略工程中的全面应用奠定基础,并为实现管柱轻量化和打造陆上特超深层油气勘探战略接替区提供技术支撑。

该项目总经费9130万元,中央财政经费2300万元,执行期4年。由中国石油集团工程材料研究院牵头,联合宝鸡钛业股份有限公司、西北有色金属研究院、天津钢管制造有限公司、中南大学等国内9家单位,以“产—学—研—检—用”为架构,进行全链条研发和协同创新。(中国有色金属报)

镁锂合金时效机制研究取得新进展

上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心教授吴国华团队在镁锂合金时效机制方面取得重要研究进展。

镁锂合金具有低密度、高比刚度和比强度、良好的电磁屏蔽和减震性能等优点,可广泛用于航空航天和电子等领域,作为结构/功能件取代部分铝合金和普通镁合金,进一步起到结构减重的作用。不过,受限于镁锂合金时效软化等瓶颈问题,目前,镁锂合金的应用仍十分有限。

在该研究中,吴国华团队系统研究了不同状态下Mg—10Li(—Zn)(—Er)合金的时效行为,借助原子分辨率HAADF—STEM技术等多种表征手段和第一性原理计算,发现了Mg—10Li—5Zn合金时效硬化和软化主要与(Mg,Li)3Zn相演变有关,构建了(Mg, Li)3Zn相的晶体结构模型并探明了其在时效过程中形貌和成分的演变规律,提出了Mg—Li—Zn基合金中基于(Mg,Li)3Zn相转变的新型时效机制,发现Er元素添加可以阻碍低温时效时,(Mg,Li)3Zn相演变从而提高了Mg—Li—Zn基合金的低温时效稳定性。该研究提出的Mg—Li—Zn基合金中基于(Mg,Li)3Zn相转变的新型时效机制,为深入分析镁锂合金的时效行为和热稳定镁锂合金设计提供了理论基础。(中国有色金属报)

高强韧钼合金研制成功

中国科学院合肥物质科学研究院与中国核动力研究设计院合作,研制出1种高性能钼合金,或可在先进核能系统和航空航天等领域应用。

该研究团队提出,通过纳米碳化物弥散、细晶强化和晶界净化来协同提升钼合金综合性能的研究思路。该团队通过粉末冶金法和高温旋锻制备了室温及高温下均具有优异力学性能的纳米结构钼—一碳化锆合金。该纳米结构合金的室温抗拉强度达928MPa、延伸率为34.4%,比工业中广泛应用的钼钛锆合金(TZM合金)分别提高26%和1倍以上;在1000℃时,钼—一碳化锆合金的抗拉强度达到562MPa,比纯钼和其他纳米结构合金提高50%以上。在1200℃高温下,钼—一碳化锆合金的强度优势更为显著,其抗拉强度比氧化物弥散强化钼提高1倍以上,并保持优良塑性。此外,该合金的再结晶温度比纯钼提高约400℃,具有优异的高温稳定性。(中国科学院)

铝镁钪金属3D打印技术助力北京冬奥会

2021年初,华曙高科与中国奥林匹克委员会奥运会备战办公室签署协议,采用金属3D打印技术为参加北京冬奥会的中国短道速滑队提供量身定制轻量化、个性化新型短道速滑冰刀。

传统冰刀刀管采用铝合金材料生产,华曙3D打印冰刀刀管则采用了铝镁钪合金(AlMgSc)材料。华曙研发团队通过分析运动员在短道速滑转弯中的动作,采集运动员作用在冰刀上的数据,得出冰刀受力工况,并对冰刀刀管进行轻量化拓扑优化,保证了刀管的流线型外观及质量、横向和切向强度的几何优化设计,满足了安装、定位、加工等工艺需求。

华曙研发团队通过分析和采集运动员在短道速滑转弯中体重、倾斜的角度、转弯半径、速度、离心方向的力、重力方向的力、标准力、侧向力等数据,得出冰刀的受力工况,并根据受力工况在仿真软件中进行计算,获得冰刀最优结构。根据新型冰刀系统刀管、刀托的模型重量测算,刀管+刀托优化后的总重量,比传统冰刀重量减轻20%以上。(中国有色金属报)

攀钢钛及钛合金焊接技术取得突破

日前,经过鞍钢集团攀钢旗下的四川鸿舰重型机械制造有限责任公司首台自制全钛压力容器(换热器)——氨气冷却器顺利出厂,正式交付用户安装调试。

这台重达4t的全钛氨气冷却器,在经过严格自检、1.16 MPa水压试验,并经国家监督检验机构检验合格后交到用戶手中。这标志着攀钢钛及钛合金焊接技术在化工领域的应用中取得了实质性突破。(中国有色金属报)

洛阳市铝基材料产业研究院启动建设

洛阳市铝基材料产业研究院启动建设,该产业研究院将围绕铝基新材料应用领域开展应用基础和前瞻性研究,加速推动洛阳市乃至全省铝钛产业集群发展。

根据规划,洛阳市铝基材料产业研究院初期将围绕新能源、新材料、轻量化、快消品包装4个研发方向进行推进,主要研发产品为动力电池外壳、动力电池铝塑膜用铝箔、建筑节能环保用铝等。该产业研究院还在当日发布“汽车轻量化用铝材研发与应用”“轧制镜面铝制备关键技术研究”“铸轧坯料生产动力电池用铝箔关键技术研究”等8个联合攻关项目。(洛阳日报)

晟通集团18条铝模板自动化生产线投产

晟通集团自主研发的18条铝模板自动化生产线正式投产,这是国内首创也是自动化程度最高、集成工艺最为完整的铝模板自动化生产线,自动化率达78%。作为业内自动化生产线标杆项目,该项目引领了我国铝模板行业智能制造升级改造方向。(中国有色金属报)

天成彩铝双零箔坯料产品问世

甘肃东兴铝业有限公司天成彩铝公司成功研发出铝合金双零箔坯料,在超高纯铝箔坯料研发的道路上迈出了跨越性的一步。

双零箔堪称铝箔系列的“天花板”产品。天成彩铝下游客户将8079合金双零箔坯料轧至0.0065mm,其针孔度、力学性能等核心指标经检测合格。该产品的试制成功对于天成彩铝产品结构布局、战略性调整、产品及技术储备、进军高端铝箔坯料市场等具有重要意义。(中国有色金属报)

云海金属拟在巢湖建镁铝建筑模板项目

云海金属拟在安徽巢湖共同投资建设镁铝建筑模板项目,项目固定资产投资额为9058万元。为实施该项目,双方共同出资设立合资公司,暂定名为安徽镁铝建筑模板科技有限公司,新公司注册地在安徽巢湖,注册资本为1.6亿元。(中国有色金属报)

金力永磁拟投7亿元建设稀土永磁材料基地项目

金力永磁拟通过全资子公司金力永磁(包头)科技有限公司(以下简称“金力包头公司”)投资建设“高性能稀土永磁材料基地项目(二期)”(以下简称“项目”),项目计划投资总额为7亿元。

项目拟在金力包头厂区内,新建磁材生产、机加工生产车间等主体建筑以及相应的供电、供水、供气等公辅设施等,新增磁材生产设备、机械加工设备、包装设备等。并在稀土新材料产业基地金力包头表面处理车间,新增表面处理生产线及配套设备等,项目达产后形成年产1.2万t高端磁材的生产能力。(中国稀土行业协会)

天元重工宽幅镁合金卷板双辊铸轧生产线项目试车成功

山东天元重工有限公司(以下简称“天元重工”)镁合金铸轧线生产项目首次试车成功,标志着该项目试生产工作全面启动。该项目以镁合金锭为原料,应用新型的近终形、短流程“双辊铸轧法”工艺,产出宽幅1.2m、薄度0.7~2mm、单卷重1.5~5t的镁合金卷板,产品具有宽、薄、轻的特点,性能国内领先,广泛用于航空航天、军工、高铁、计算机、汽车、医疗器械等高精端领域。与传统的“热轧开坯法”相比,该工艺简化了生产工序,缩短了生产流程,提高了生产效率,降低能耗60%以上,填补了国内大卷重宽幅镁合金轧板市场空白。(中国有色金属报)

正能集团与氢枫能源筹划推进“氢储镁合金”项目合作

内蒙古正能化工集团有限公司(以下简称“正能集团”)与上海氢枫能源技术有限公司(以下简称“氢枫能源”)召开了“氢储镁合金”项目合作落地讨论会。

双方团队成员分别就落地项目的合资公司地点、镁合金的生产地点,合资的方式、比例,第三方公司的引入,技术的转移(镁合金的生产工艺等),固态镁基储氢加氢站的示范站建设以及在氢能领域的其他合作展开讨论。双方一致同意会后建立“氢储镁合金”项目联络组,尽快签署战略合作协议、进入项目实施阶段。(中国有色金属报)

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