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航空發(fā)動機機匣是一種復雜薄壁零件，其加工變形問題是我國航空發(fā)動機制造的關鍵技術瓶頸。機匣毛坯組織結構的均勻性是影響機匣加工變形的主要原因之一。鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，是航空發(fā)動機機匣的主要原料。鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結構的無損檢測與定量評價是實現(xiàn)組織結構均勻性檢測與評價的基礎，有助于準確判斷毛坯制造質(zhì)量，表征制造工藝改進的有效性，降低機匣加工變形概率。 超聲檢測具有穿透能力強，靈敏度和分辨率高、可定位和定量檢測等優(yōu)點，在航空發(fā)動機大規(guī)格高溫合金構件制造質(zhì)量檢測領域得到了廣泛應用。超聲檢測信號特征值與材料組織結構變化、二次相或沉淀物的形成相關，具備有效評價鎳基高溫合金的組織結構的能力。現(xiàn)有鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結構的超聲檢測以噪聲波高為主要判據(jù)，指標簡單、閾值設置嚴格、誤判率高，無法適應不斷改進的制造工藝。 組織結構超聲定量評價技術的核心是確定微觀組織特征參數(shù)與超聲檢測特征參數(shù)之間的定量關系模型，其本質(zhì)是以模型待定系數(shù)為決策變量，以評價準確性為目標函數(shù)的優(yōu)化問題。超聲波在鎳基高溫合金中傳播時，受到晶界、相界、孿晶等復雜組織結構的綜合作用，若采用聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等單一超聲檢測參數(shù)對組織結構進行建模與評價，會因信息量的缺失而導致評價誤差大；若增加檢測參數(shù)規(guī)模，則會導致所對應優(yōu)化問題的困難性大幅增加。 本研究以鎳基高溫合金組織結構定量評價為主要研究對象，圍繞如何利用協(xié)同進化算法求解定量評價的大規(guī)模優(yōu)化問題、以及如何同時利用多種微觀組織特征參數(shù)對鎳基高溫合金進行綜合表征展開研究。科研成果為航空發(fā)動機機匣鎳基高溫合金毛坯制造質(zhì)量檢測、評價、性能預測提供技術支持，為制造工藝改進提供數(shù)據(jù)支持，也可進一步推廣至其它高溫合金、鈦合金等材料中。

中國生產(chǎn)的鎳氫電池性能與國外相比差距還很大，這是由于工藝設備落后、材料性能較差等原因造成的，電池的一致性、穩(wěn)定性均有待提高。日本稀土貯氫合金全部采用片鑄(Strip Casting)工藝生產(chǎn)，我國則全部采用模鑄(Mold Casting)工藝生產(chǎn)。在國家“八六三”計劃支持下，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的稀土貯氫合金的鑄片產(chǎn)業(yè)化技術，達到日本同期水平。該技術優(yōu)點有：（1）可以提高稀土貯氫合金的比容量。相同成分的稀土貯氫合金采用模鑄工藝生產(chǎn)比容量為320mAh/g，如果采用片鑄工藝生產(chǎn)則比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金需要10-15個完全沖放周期才能達到最大吸氫量，片貯工藝則只需要2-3個完全沖放周期。（3）抗氧化、耐腐蝕、壽命長。片鑄工藝生產(chǎn)的相同成分稀土貯氫合金比模鑄工藝生產(chǎn)的抗氧化和耐腐蝕性能好，使用壽命長200個循環(huán)周期；（4）可以降低原材料成本。例如生產(chǎn)比容量為320mAh/g的稀土貯氫合金，采用片鑄工藝可以大幅度降低金屬鈷，降幅達到30%-50%；（5)能耗降低。片鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金全部有均勻細小的柱狀晶組成、相分布均勻、偏析降低到最低限度、沒有富錳析出，不需要熱處理。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金偏析嚴重、富錳相析出，因此需要熱處理來消除或減弱。 LaNi5型稀土貯氫合金是1969年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)的，它具有電化學容量高、循環(huán)工作壽命長、對電解液有良好的耐蝕性、對過充電時正極產(chǎn)生的氧要有良好的耐氧化性、電催化活性高、反應阻力（氫過電壓）小、氫擴散速率大、電極反應可逆性好、在電池工作溫度范圍（-20～+60）內(nèi)有合適的氫平衡分解壓、無污染。稀土貯氫合金的重要應用是它可以被用作鎳氫電池的陰極材料。鎳氫電池與傳統(tǒng)的鎳鎘電池相比，其能量密度提高兩倍，廣泛應用于能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個方面，如筆記本電腦、計算機、攝像機、收錄機、數(shù)碼相機、通訊器材、電動工具、混合動力汽車等。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)技術”項目是以北京市科委經(jīng)費支持為起源、以國家“十二• 五”科技支撐計劃為發(fā)展，以北京科技大學與美國波音公司國際合作開發(fā)高性能稀土鎂合金等為基礎，逐步形成的一項特色科技成果。通過系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過程中鎂合金組織演變機理與性能控制技術等，研發(fā)出具有高成形性能的稀土鎂合金；實現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過程自動化控制及精整、表面處理技術的開發(fā)，并完成了高精度鎂合金專用軋機機組及控制裝置的研發(fā)設計及應用，在此基礎上研發(fā)出高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)工藝技術。

2018年國家技術發(fā)明二等獎 電網(wǎng)是我國經(jīng)濟發(fā)展的命脈，架空輸電導線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關鍵的組成部分之一。導線的導電率每提升1%IACS，全國每年節(jié)約線損超70億千瓦時。特高壓、遠距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對架空導線的導電率、強度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導電率與同時提高強度和耐熱性之間存在矛盾，導致我國電網(wǎng)建設急需的特種導線難以滿足工程需求。上海交通大學孫寶德教授團隊與江蘇中天科技集團合作，經(jīng)十余年研究，取得以下創(chuàng)新性成果： 1.發(fā)明了耐熱高導Al-Zr-Y合金材料及微結構調(diào)控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質(zhì)鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導電率從60% IACS提高到60.8%IACS，耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應用，占國內(nèi)耐熱導線40%市場份額； 2. 發(fā)明了高強抗疲勞Al-Mg-Si導線，解決了強化相調(diào)控和超細夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運行張力增大的條件下，振動疲勞壽命超過3000萬次。研制的特種大跨越導線和全鋁合金節(jié)能導線，占國內(nèi)30%市場份額，特別是大跨越導線，幾乎包攬了國家電網(wǎng)大跨越工程； 3. 發(fā)明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細化劑制備等導線冶金質(zhì)量控制技術，解決了微量雜質(zhì)元素與氣體去除的難題，實現(xiàn)了電工鋁導線的導電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導線在特高壓工程中獲得大量應用。 上述成果依托國家973項目、國家自然科學基金、上海市節(jié)能減排專項等項目，共獲得19項中國發(fā)明專利，1項美國專利和25項實用新型專利，發(fā)表論文49篇。成果在特高壓電網(wǎng)建設、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領域節(jié)能減排中發(fā)揮重要的作用，并且出口到歐美及一帶一路沿線國家，海外累計架線超2萬公里，打破國際壟斷，成為中國制造和中國電力走出去的“國家名片”。 導線性能測試實驗室 超細夾雜物去除-現(xiàn)場試驗 加拿大奧爾茲灣跨海大跨越——世界拉力最大的輸電跨越工程 晉東南-南陽-荊門 1000kV 黃河大跨越

我國的大飛機發(fā)展計劃，為我國鋁合金的發(fā)展提供了新的機遇。飛機的60-75%的構件是鋁合金。航空鋁合金是鋁合金中高技術含量，高投資，高附加值產(chǎn)品。我國的C919客機已下線，但是該飛機所用的材料主要依賴進口，急需國產(chǎn)化。同時我國軍用飛機的大型鋁合金材料依然不能滿足軍機發(fā)展的需要。最近，國務院和中央軍委大力倡導“民參軍”，鼓勵民營企業(yè)參加國防軍工生產(chǎn)。所以該項目計劃建設年產(chǎn)20萬噸鋁合金板帶生產(chǎn)線，其中航空鋁合金板帶5萬噸，其余為工業(yè)中厚板。 該項目采用了東北大學發(fā)明的兩項關鍵技術-1）電磁-氣刀連鑄技術；以解決高質(zhì)量錠坯制備，這一制約航空鋁合金發(fā)展的關鍵技術，和2）鋁合金電流場熱處理技術，包括電流場均化和電流場固溶時效，在降低成本的同時，保證材料的性能，均有較高的效益。 一般客機自重為30噸左右，戰(zhàn)斗機為10-20噸，大型運輸機為60-80噸，其中60-70%為鋁合金，則按一架飛機平均自重30噸估算，約需鋁合金20噸左右，則需要的鋁合金材料為200噸左右，80-90%被加工掉。如果我國飛機材料能達到500架/年，這需要10萬噸鋁合金。由于現(xiàn)在飛機大部分部件都采用板材機加工方法，所以板材要占80%，既8萬噸。 同時我國的戰(zhàn)車、炮車、軍車等正在實現(xiàn)輕量化，也需要航空鋁合金，預測每年要達到30-50萬噸。 同時，該生產(chǎn)線還可以生產(chǎn)民用中厚板，包括罐車、動車車廂、鋁合金煤車等，預測需要30-50萬噸。 因此包括航空鋁合金在內(nèi)，我國每年鋁合金中厚板的需求量可以達到80-100萬噸，且隨著我國飛機制造和高鐵發(fā)展，需求量還會增加。 招商方向引導 金屬結構材料，輕合金加工行業(yè)。可以新建，也可以在原鋁合金加工廠改造升級。

研制出了多個具有自主知識產(chǎn)權的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優(yōu)異的力學性能、軟磁性能、耐蝕性能及對染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應強度達1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級取向硅鋼鐵損的1/2，技術性能遠優(yōu)于日本主要生產(chǎn)和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產(chǎn)品，在高效節(jié)能電機、無線充電系統(tǒng)、新能源汽車等技術領域具有廣闊市場前景；（2）鐵磁性非晶合金構件涂層：制備了厚度達9mm的非晶合金構件涂層，非晶度90[[%]]以上，孔隙率低于1[[%]]，平均硬度達976HV，內(nèi)聚強度為237MPa；利用激光熔覆技術進一步改善其力學性能，斷裂強度達1800Mpa，具有優(yōu)異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構件的在線修復；（3）鐵基非晶合金化學性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對染料廢水的高效降解，發(fā)現(xiàn)合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復利用性，同時良好的熱磁調(diào)諧性使合金便于降解后的自動回收，對于實現(xiàn)高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問題具有重要的應用價值。

研制出了多個具有自主知識產(chǎn)權的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優(yōu)異的力學性能、軟磁性能、耐蝕性能及對染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應強度達1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級取向硅鋼鐵損的1/2，技術性能遠優(yōu)于日本主要生產(chǎn)和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產(chǎn)品，在高效節(jié)能電機、無線充電系統(tǒng)、新能源汽車等技術領域具有廣闊市場前景；（2）鐵磁性非晶合金構件涂層：制備了厚度達9mm的非晶合金構件涂層，非晶度90%以上，孔隙率低于1%，平均硬度達976HV，內(nèi)聚強度為237MPa；利用激光熔覆技術進一步改善其力學性能，斷裂強度達1800Mpa，具有優(yōu)異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構件的在線修復；（3）鐵基非晶合金化學性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對染料廢水的高效降解，發(fā)現(xiàn)合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復利用性，同時良好的熱磁調(diào)諧性使合金便于降解后的自動回收，對于實現(xiàn)高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問題具有重要的應用價值。

本發(fā)明公開了一種含氧化鈰的低合金鋼焊條，屬焊接材料技術領域。該焊條藥皮主要組分(重量比)為：大理石39-48％，螢石18-26％，鈦鐵10-12％，低碳硅鐵5-8％，中碳錳鐵 3-6％，云母4-4.5％，純堿0.5-1％，CeO2-5為2.6-3.4％。將上述組分的藥粉材料混合均勻后用鈉水玻璃做粘結劑在活塞式油壓機上將藥粉壓涂在直徑為4mm的H08A焊芯上做成低合金鋼焊條。優(yōu)點是：采用該藥皮的堿性焊條熔敷金屬的力學性能與現(xiàn)有低合金鋼焊條E 5515-G 型焊條的力學性能相比：抗拉強度提高了35.64-43.27％，屈服強度提高了45.18-52.11％，沖擊功提高了24.50-26.49％，而硬度卻不下降。雖然焊條制造成本提高了2.1％，但由于焊前和焊后無需采用特殊的工藝措施，因此焊條性價比高。

在傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形技術中，電磁攪拌和電磁感應重熔加熱的功率較大、效率很低、能耗很高，半固態(tài)坯料的液相分數(shù)不能太高，成形非常復雜零件毛坯時遇到困難，而且坯料的鋸屑、坯料重熔加熱時的流失金屬、澆注系統(tǒng)和廢品不能馬上回用，增加了觸變成形的生產(chǎn)成本。因此，如何進一步降低生產(chǎn)成本成為當今半固態(tài)鋁合金成形技術應用的最重要的主題。 在國家九五、十五和十一五“863”高技術發(fā)展計劃的支持下，我校研制開發(fā)的先進鋁合金半固態(tài)流變成形技術已經(jīng)成熟，成功地流變成形了汽車零件，如圖1所示。與一般半固態(tài)鋁合金觸變成形相比，該半固態(tài)鋁合金流變成形的生產(chǎn)工藝流程大大縮短，設備投資也將大幅度減少，半固態(tài)流變成形零件的生產(chǎn)成本將會明顯降低。目前，該項目已經(jīng)通過國家“863”計劃組織的專家委員會的驗收。 由于半固態(tài)鋁合金流變成形不易發(fā)生噴濺、裹氣少、凝固收縮小，流變成形的零件毛坯致密，能夠熱處理強化，因此采用本半固態(tài)流變成形技術成型的鋁合金零件的力學性能遠遠超過鋁合金壓鑄件的力學性能，滿足國家技術標準。而且，流變成形的零件毛坯不存在宏觀偏析，力學性能更均勻；可以實現(xiàn)近終化成形，大為減少機加工量，降低加工成本；易于實現(xiàn)機械化或自動化操作，生產(chǎn)效率高；減輕了模具的熱沖擊，提高了模具的壽命。該技術具有電磁攪拌和均熱能耗低，漿料表面氧化程度輕，輸送方便，漿料的固相分數(shù)可以靈活控制，便于成形各種復雜零件，而且半固態(tài)鋁合金漿料流變成形后的澆注系統(tǒng)、廢品將直接在本車間回用，降低原料成本。與傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形相比，半固態(tài)鋁合金流變成形的生產(chǎn)工藝流程大大縮短，設備投資也將大幅度減少，半固態(tài)流變成形零件的生產(chǎn)成本將會明顯降低。 該技術以北京科技大學擁有的中國發(fā)明專利00 1 09540.4為支撐，具有原創(chuàng)性及完全的知識產(chǎn)權。 目前，鋁合金半固態(tài)流變成形應用主要集中在汽車零件和耐壓閥體等零件，如汽車制動總泵殼、油道、輪轂等，也可以應用于其他要求較高的零件毛坯，如航空、航天、摩托車和電子行業(yè)的鋁合金零件等。鋁合金半固態(tài)流變成形零件毛坯不但具有優(yōu)良的力學性能。

項目成果/簡介:2018年國家技術發(fā)明二等獎電網(wǎng)是我國經(jīng)濟發(fā)展的命脈，架空輸電導線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關鍵的組成部分之一。導線的導電率每提升1%IACS，全國每年節(jié)約線損超70億千瓦時。特高壓、遠距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對架空導線的導電率、強度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導電率與同時提高強度和耐熱性之間存在矛盾，導致我國電網(wǎng)建設急需的特種導線難以滿足工程需求。上海交通大學孫寶德教授團隊與江蘇中天科技集團合作，經(jīng)十余年研究，取得以下創(chuàng)新性成果：1.發(fā)明了耐熱高導Al-Zr-Y合金材料及微結構調(diào)控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質(zhì)鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導電率從60% IACS提高到60.8%IACS，耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應用，占國內(nèi)耐熱導線40%市場份額；2. 發(fā)明了高強抗疲勞Al-Mg-Si導線，解決了強化相調(diào)控和超細夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運行張力增大的條件下，振動疲勞壽命超過3000萬次。研制的特種大跨越導線和全鋁合金節(jié)能導線，占國內(nèi)30%市場份額，特別是大跨越導線，幾乎包攬了國家電網(wǎng)大跨越工程；3. 發(fā)明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細化劑制備等導線冶金質(zhì)量控制技術，解決了微量雜質(zhì)元素與氣體去除的難題，實現(xiàn)了電工鋁導線的導電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導線在特高壓工程中獲得大量應用。上述成果依托國家973項目、國家自然科學基金、上海市節(jié)能減排專項等項目，共獲得19項中國發(fā)明專利，1項美國專利和25項實用新型專利，發(fā)表論文49篇。成果在特高壓電網(wǎng)建設、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領域節(jié)能減排中發(fā)揮重要的作用，并且出口到歐美及一帶一路沿線國家，海外累計架線超2萬公里，打破國際壟斷，成為中國制造和中國電力走出去的“國家名片”。導線性能測試實驗室超細夾雜物去除-現(xiàn)場試驗加拿大奧爾茲灣跨海大跨越——世界拉力最大的輸電跨越工程晉東南-南陽-荊門 1000kV 黃河大跨越知識產(chǎn)權類型:發(fā)明專利技術先進程度:達到國內(nèi)領先水平成果獲得方式:與企業(yè)合作獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家973項目、國家自然科學基金、上海市節(jié)能減排專項等