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項(xiàng)目簡(jiǎn)介 一種提高 700MPa 強(qiáng)度級(jí)高合金化 7000 系鋁合金抗腐蝕性能的方法，其特征是它由 預(yù)回復(fù)（ 250 ℃×24 h+300 ℃×6 h+350 ℃×6 h+400 ℃×6 h ）、 固 溶 （450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h 保溫后室溫水淬）、預(yù)變形（2%的塑性變形）和時(shí)效 （121℃×24h）組成。 產(chǎn)品性能、指標(biāo) 本發(fā)明能在不降低合金強(qiáng)度的情況下，顯著提高合金的抗晶間腐蝕和抗剝落腐蝕性158 能。 合作方式

在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，合作研制開(kāi)發(fā)的鋁合金半固態(tài)成形技術(shù)及設(shè)備已經(jīng)成熟，研制的電磁攪拌制備鋁合金半固態(tài)坯料連鑄設(shè)備可以制造直徑為50~100mm的鋁合金非枝晶半固態(tài)連鑄棒料，研制的感應(yīng)加熱技術(shù)可以將鋁合金非枝晶坯料快速加熱到固液兩相區(qū)，半固態(tài)坯料溫度差可控制在1~2℃之內(nèi)，研制的鋁合金半固態(tài)成形技術(shù)可成形各種鋁合金零件毛坯。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)國(guó)家“863”計(jì)劃組織的專(zhuān)家委員會(huì)的驗(yàn)收。 目前制備鋁合金半固態(tài)連鑄坯料的最佳工藝是電磁攪拌方法，該工藝制備的半固態(tài)連鑄坯料純凈, 不易卷入氣體, 控制方便, 產(chǎn)量大。鋁合金半固態(tài)連鑄坯料的最佳重熔加熱工藝是電磁感應(yīng)加熱，該工藝加熱速度快、效率高，組織均勻，坯料不易變形。非枝晶鋁合金在半固態(tài)成形中不會(huì)噴濺，凝固收縮小，毛坯致密，能夠熱處理強(qiáng)化；毛坯不存在宏觀偏析, 性能更均勻；可以實(shí)現(xiàn)近終成形，大為減少機(jī)加工量，降低生產(chǎn)成本；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高；減輕了模具的熱沖擊, 提高了模具的壽命。 目前，鋁合金半固態(tài)成形應(yīng)用主要集中在汽車(chē)零件和耐壓閥體零件毛坯，如汽車(chē)制動(dòng)總泵殼、油道、輪轂等，也可以應(yīng)用于其他要求較高的零件毛坯，如航空、摩托車(chē)用鋁合金零件等。

該成果主要用于測(cè)量液態(tài)金屬的熱物性參數(shù)，包括粘度、表面張力、密度、電導(dǎo)率四個(gè)熱物性參數(shù)的測(cè)量。

鎂鋰合金及其復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的減震性能和電磁屏蔽性能，在航空、航天、武器、單兵裝備、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)目研制了鎂鋰基合金及其復(fù)合材料的設(shè)計(jì)技術(shù)、熔煉技術(shù)、成型工藝和表面處理技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了具有超輕（密度約為1.5g/cm3）、高強(qiáng)（抗拉強(qiáng)度200-300MPa）、高模量（70-100GPa）、高穩(wěn)定性的稀土金屬間化合物增強(qiáng)Mg-Li基復(fù)合材料，建立了鎂鋰合金及其復(fù)合材料全鏈條中試制備平臺(tái)，部分產(chǎn)品樣品已經(jīng)在航空航天、單兵裝備等領(lǐng)域獲得試用。 現(xiàn)已建成材料試制平臺(tái)包括超細(xì)粉體制備中試線→100kg級(jí)鎂鋰合金真空熔煉系統(tǒng)→638T擠壓中試線→微弧氧化+電泳中試線→機(jī)械加工→產(chǎn)品檢測(cè)等一套輕合金及其復(fù)合材料產(chǎn)品試制所需的專(zhuān)用裝備，在鎂鋰基復(fù)合材料制備方面形成了專(zhuān)門(mén)的制造技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和工藝規(guī)范，可以滿(mǎn)足小批量鎂鋰合金及其復(fù)合材料制備方面的需求。 鎂鋰合金及其復(fù)合材料是世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，在航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著當(dāng)今世界對(duì)結(jié)構(gòu)材料輕量化、減重節(jié)能、環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的要求日益提高，鎂鋰合金在需要輕量化結(jié)構(gòu)材料的交通、電子、醫(yī)療產(chǎn)品等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

項(xiàng)目涉及的產(chǎn)品是鈦基合金，具體包括鈦鐵合金、鈦鋁合金以及鈦鋁釩合金等，其廣泛用于冶金、國(guó)防、軍工、航空、航天以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。目前，現(xiàn)有的鈦及鈦合金等鈦材的利用流程仍全是高鈦渣/金紅石-高溫氯化-真空還原-精制-海綿鈦-破碎-真空熔煉-鈦材這一高能耗、高污染的高成本生產(chǎn)工藝。東北大學(xué)在國(guó)家973、國(guó)家自然科學(xué)基金以及企業(yè)重大科技攻關(guān)等項(xiàng)目的聯(lián)合資助下，針對(duì)現(xiàn)有金屬熱還原法直接制備鈦基合金存在的鈦氧化物還原不徹底等技術(shù)難題，發(fā)明了基于噴吹金屬蒸氣深度多級(jí)還原直接冶煉鈦基合金的新技術(shù)，并突破了其噴吹金屬蒸氣深度還原裝備的技術(shù)難題，建成了噸級(jí)規(guī)模的基于噴吹深度多級(jí)還原裝備。成功制備出氧含量低于0.6%的低氧高鈦鐵；氧含量低于0.1%，氮含量低于200ppm的鈦鋁合金及鈦鋁釩合金，目前已完成20kg規(guī)模的放大試驗(yàn)，建成了噸級(jí)規(guī)模的基于噴吹深度多級(jí)還原核心裝備，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用階段。核心成果已獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利６項(xiàng)，整體技術(shù)及裝備水平世界領(lǐng)先。 項(xiàng)目研究形成了從方法-產(chǎn)品-裝備的原始創(chuàng)新，突破直接熱還原法制備鈦基合金的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了鈦合金的短流程清潔制備，為國(guó)家安全建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了戰(zhàn)略物質(zhì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。未來(lái)5年，我國(guó)特種鋼精煉用高鈦鐵合金用量可達(dá)30萬(wàn)噸，若投資建立一條深度多級(jí)還原直接冶煉低氧高鈦鐵的生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量5000噸的規(guī)模，其總產(chǎn)值可達(dá)2.5億元以上，年均創(chuàng)造效益約5000萬(wàn)元。建設(shè)一條1000噸規(guī)模的鈦鋁基鈦合金生產(chǎn)，其總產(chǎn)值可達(dá)2億元以上，年均創(chuàng)造效益約5000~8000萬(wàn)元。因此項(xiàng)目建設(shè)將極大地拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)。

鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有低密度、高比強(qiáng)度、良好的 導(dǎo)電、導(dǎo)熱和鑄造性能等優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車(chē)、儀表以及航空航天等領(lǐng)域有著較 為廣闊的應(yīng)用前景，被稱(chēng)為21世紀(jì)的綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)材料。然而，鎂及大部分鎂 合金都屬于密排六方結(jié)構(gòu)金屬，常溫下塑性變形能力較差。因此，近幾十年，板、 帶、棒等變形鎂合金產(chǎn)品主要是由普通半連續(xù)鑄造鎂合金方坯或板坯經(jīng)熱加工變 形得到。因此，采用塑性變形方法生產(chǎn)大型鎂合金環(huán)件在技術(shù)上受到一定的制約。 離心鑄造是將液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里，在離心力作用下充型并凝固 成鑄件的鑄造方法。離心鑄造已經(jīng)在無(wú)縫鋼管、鋁合金輪毅的生產(chǎn)中有較為成 功的應(yīng)用。本成果提供一種新型的離心鑄造生產(chǎn)鎂合金大型環(huán)件的方法，可制 備直徑范圍為1-5米、組織致密、性能優(yōu)良的大型鎂合金環(huán)件，解決了現(xiàn)有鎂 合金大型環(huán)件制備工藝的不足，制備出組織致密、抗拉強(qiáng)度好的鎂合金大型環(huán)件, 對(duì)鎂合金的應(yīng)用和鎂合金離心鑄造工藝的發(fā)展具有重要意義，具有良好的開(kāi)發(fā)前 景并具備較好的預(yù)期產(chǎn)業(yè)化效益。 本發(fā)明可根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品，選用合適型號(hào)的離心機(jī)、熔煉爐、設(shè)計(jì)制備相應(yīng) 模具以開(kāi)展相應(yīng)生產(chǎn)，無(wú)需高額投資。

鎂鋰合金及其復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的減震性能和電磁屏蔽性能，在航空、航天、武器、單兵裝備、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)目研制了鎂鋰基合金及其復(fù)合材料的設(shè)計(jì)技術(shù)、熔煉技術(shù)、成型工藝和表面處理技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了具有超輕（密度約為1.5g/cm3）、高強(qiáng)（抗拉強(qiáng)度200-300MPa）、高模量（70-100GPa）、高穩(wěn)定性的稀土金屬間化合物增強(qiáng)Mg-Li基復(fù)合材料，建立了鎂鋰合金及其復(fù)合材料全鏈條中試制備平臺(tái)，部分產(chǎn)品樣品已經(jīng)在航空航天、單兵裝備等領(lǐng)域獲得試用。

隨著我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)（如高速鐵路、大飛機(jī)）和高端裝備制造業(yè)（如部分高速精密機(jī)床）的發(fā)展，高端軸承進(jìn)口增長(zhǎng)較快。目前高鐵軸承全部進(jìn)口，部分高速精密機(jī)床軸承還需進(jìn)口。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，對(duì)我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)將產(chǎn)生不利影響。鈦鎳合金是一種金屬間化合物，具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性。鈦鎳合金TiNi60是一種Ti、Ni質(zhì)量原子比為40: 60的金屬間化合物，具有低密度、高硬度、優(yōu)異的耐蝕性以及良好的摩擦學(xué)性能且在熱處理前易于加工，可望在高速軸承中得到應(yīng)用。TiNi60的密度為6.7 g/cc，比普通軸承鋼密度小30%左右，密度小這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)軸承的輕量化和高速化。本項(xiàng)目主要是解決現(xiàn)用滾動(dòng)軸承材料難以滿(mǎn)足高速滾動(dòng)在高鐵、高速機(jī)床等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用中高強(qiáng)度、低摩擦、高耐磨性要求的問(wèn)題，采用高真空感應(yīng)熔煉技術(shù)制備出優(yōu)異性能的高速滾動(dòng)軸承材料-鈦鎳60合金，并采用可生物降解潤(rùn)滑劑的超滑技術(shù)對(duì)高速球軸承會(huì)為耐磨、減摩起到事半功倍的作用，為高端軸承的國(guó)產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)，為我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。本項(xiàng)目的前期工作，針對(duì)球軸承材料TiNi60采用蓖麻油潤(rùn)滑獲得了超低摩擦系數(shù)（最低達(dá)到0.004）。該項(xiàng)技術(shù)完全由本課題組研發(fā)，完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，此外該技術(shù)具有生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保、能耗小、制造成本低、產(chǎn)品易系列化和原材料無(wú)危險(xiǎn)性、毒性等突出特點(diǎn)。因此可以肯定該項(xiàng)技術(shù)、該類(lèi)產(chǎn)品的出現(xiàn)為我國(guó)軸承市場(chǎng)注入了新鮮的“血液”。可以預(yù)見(jiàn)該技術(shù)的市場(chǎng)前景是非常廣闊的，其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也是非常明顯的。

隨著我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)（如高速鐵路、大飛機(jī)）和高端裝備制造業(yè)（如部分高速精密機(jī)床）的發(fā)展，高端軸承進(jìn)口增長(zhǎng)較快。目前高鐵軸承全部進(jìn)口，部分高速精密機(jī)床軸承還需進(jìn)口。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，對(duì)我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)將產(chǎn)生不利影響。鈦鎳合金是一種金屬間化合物，具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性。鈦鎳合金TiNi60是一種Ti、Ni質(zhì)量原子比為40: 60的金屬間化合物，具有低密度、高硬度、優(yōu)異的耐蝕性以及良好的摩擦學(xué)性能且在熱處理前易于加工，可望在高速軸承中得到應(yīng)用。TiNi60的密度為6.7 g/cc，比普通軸承鋼密度小30%左右，密度小這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)軸承的輕量化和高速化。本項(xiàng)目主要是解決現(xiàn)用滾動(dòng)軸承材料難以滿(mǎn)足高速滾動(dòng)在高鐵、高速機(jī)床等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用中高強(qiáng)度、低摩擦、高耐磨性要求的問(wèn)題，采用高真空感應(yīng)熔煉技術(shù)制備出優(yōu)異性能的高速滾動(dòng)軸承材料-鈦鎳60合金，并采用可生物降解潤(rùn)滑劑的超滑技術(shù)對(duì)高速球軸承會(huì)為耐磨、減摩起到事半功倍的作用，為高端軸承的國(guó)產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)，為我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。本項(xiàng)目的前期工作，針對(duì)球軸承材料TiNi60采用蓖麻油潤(rùn)滑獲得了超低摩擦系數(shù)（最低達(dá)到0.004）。該項(xiàng)技術(shù)完全由本課題組研發(fā)，完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，此外該技術(shù)具有生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保、能耗小、制造成本低、產(chǎn)品易系列化和原材料無(wú)危險(xiǎn)性、毒性等突出特點(diǎn)。因此可以肯定該項(xiàng)技術(shù)、該類(lèi)產(chǎn)品的出現(xiàn)為我國(guó)軸承市場(chǎng)注入了新鮮的“血液”。可以預(yù)見(jiàn)該技術(shù)的市場(chǎng)前景是非常廣闊的，其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也是非常明顯的。

連接與分離機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域可分離構(gòu)件的連接與分離之中，爆炸螺栓、火工切割器等就是典型的連接與分離機(jī)構(gòu)。形狀記憶合金連接與分離機(jī)構(gòu)就是利用形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, SMA）替代傳統(tǒng)分離機(jī)構(gòu)中的火藥，以實(shí)現(xiàn)可重復(fù)、低沖擊、無(wú)污染分離。 SMA之所以能作為驅(qū)動(dòng)材料替代傳統(tǒng)的火藥，是因?yàn)槠渚哂辛己玫尿?qū)動(dòng)性能，并且驅(qū)動(dòng)過(guò)程柔順平滑，無(wú)任何排放。為了獲得更穩(wěn)定、優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)性能，課題組發(fā)展了SMA材料熱處理、訓(xùn)練工藝，在此基礎(chǔ)上，發(fā)明了大載荷分組滾棒結(jié)構(gòu)，解決了利用SMA材料較小驅(qū)動(dòng)力釋放較大載荷的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，最終研制了系列化的SMA連接與分離機(jī)構(gòu)。目前，已形成SMA-12000、SMA-3600、SMA-100系列連接與分離機(jī)構(gòu)（分離載荷分別為12000N、3600N、100N）以及SMA-6750鎖緊機(jī)構(gòu)（鎖緊力為6750N）。 目前，SMA-12000連接與分離機(jī)構(gòu)已經(jīng)在某型衛(wèi)星上成功應(yīng)用，而SMA-3600、SMA-6750、SMA-100等機(jī)構(gòu)已經(jīng)分別在某型可展開(kāi)熱輻射板、某型磁懸浮飛輪姿態(tài)控制裝置以及某型二次展開(kāi)太陽(yáng)翼等預(yù)研型號(hào)上成功應(yīng)用，通過(guò)了所有鑒定級(jí)力學(xué)、熱環(huán)境試驗(yàn)。系列化的SMA連接與分離機(jī)構(gòu)還可應(yīng)用到航空器及艦船武器投放系統(tǒng)，如轟炸機(jī)上炸彈的投放、戰(zhàn)斗機(jī)上導(dǎo)彈的投放、艦艇上水雷、小型潛水設(shè)備的投放等,也能應(yīng)用到民用領(lǐng)域，如小區(qū)自動(dòng)門(mén)鎖、汽車(chē)自動(dòng)鎖等，具有廣闊的應(yīng)用前景。