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項目成果/簡介:2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎電網(wǎng)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關(guān)鍵的組成部分之一。導(dǎo)線的導(dǎo)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(yuǎn)距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對架空導(dǎo)線的導(dǎo)電率、強(qiáng)度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導(dǎo)電率與同時提高強(qiáng)度和耐熱性之間存在矛盾，導(dǎo)致我國電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線難以滿足工程需求。上海交通大學(xué)孫寶德教授團(tuán)隊與江蘇中天科技集團(tuán)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(dǎo)Al-Zr-Y合金材料及微結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dǎo)線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國內(nèi)耐熱導(dǎo)線40%市場份額；2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線，解決了強(qiáng)化相調(diào)控和超細(xì)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(dǎo)線和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線，占國內(nèi)30%市場份額，特別是大跨越導(dǎo)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(xì)化劑制備等導(dǎo)線冶金質(zhì)量控制技術(shù)，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(dǎo)線的導(dǎo)電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導(dǎo)線在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。上述成果依托國家973項目、國家自然科學(xué)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(shè)、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領(lǐng)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(dǎo)線性能測試實驗室超細(xì)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(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)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(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項等

本發(fā)明公開了一種高溫合金機(jī)加工的輔助裝置，用于實現(xiàn)對高 硬度的高溫合金工件進(jìn)行切削加工，屬于金屬切削加工技術(shù)領(lǐng)域，其 包括等離子加熱單元，夾持單元，切削力測量單元，以及測溫單元， 等離子加熱單元包括等離子發(fā)射噴頭，用于對高溫合金工件待切削位 置加熱以使之軟化而能進(jìn)行切削加工；夾持單元包括多個夾持板，所 述夾持板相對安裝以用于夾持等離子發(fā)射噴頭；測溫單元中的測力儀 用于與高溫合金工件接觸以測量其被切削時候承受的切削力的大小； 測溫單元的紅外攝像頭用于測量被所述等離子發(fā)射噴頭加熱的高溫合 金工件待切削位

臨床廣泛使用的骨科固定器械材料以鈦合金、不銹鋼等惰性金屬為主，而現(xiàn)有可降解吸收材料（如聚乳酸、羥基磷灰石等）力學(xué)性能較差，無法對承受較大載荷骨創(chuàng)傷部位進(jìn)行有效固定，應(yīng)用范圍有限。但惰性金屬材料存在需要二次手術(shù)取出或永久保存在體內(nèi)的問題。鎂合金被稱為革命性的植入材料，具有力學(xué)性能優(yōu)異、生物相容性好、可在生理環(huán)境中降解吸收等突出的優(yōu)勢。目前全世界醫(yī)用鎂合金研究者、以及美國FDA、中國國家藥監(jiān)局、歐盟藥監(jiān)機(jī)構(gòu)等均普遍認(rèn)為醫(yī)用鎂合金的發(fā)展已經(jīng)具備進(jìn)入臨床和實際應(yīng)用推廣階段，且部分可吸收鎂合金骨科器械已進(jìn)入臨床試驗階段。 本成果開發(fā)了系列化醫(yī)用鎂合金成分設(shè)計、組織與性能調(diào)控及其可控降解涂層技術(shù)。基于上述研究成果，研制的可吸收鎂合金骨科器械能在骨組織完成修復(fù)和再生過程后自行降解，降解產(chǎn)物鎂離子是人體必需元素，能促進(jìn)骨組織愈合，也避免了需要二次手術(shù)取出帶來的痛苦和經(jīng)濟(jì)壓力，臨床推廣便利，市場前景巨大，可適用于不同骨折內(nèi)固定的各種結(jié)構(gòu)形式骨釘、骨板等新產(chǎn)品。研究團(tuán)隊在可吸收醫(yī)用鎂合金材料及其復(fù)合材料與保護(hù)涂層技術(shù)開發(fā)方面已申請了15項發(fā)明專利，從醫(yī)用鎂合金熔煉、成分設(shè)計、加工、表面可降解復(fù)合涂層、到骨科器械的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)都有很好的發(fā)明專利保護(hù)。在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上，可以快速形成所需結(jié)構(gòu)形式的可吸收骨科器械進(jìn)行動物、臨床實驗。

研發(fā)階段/n內(nèi)容簡介：MC型多元低合金抗磨鑄鐵磨球是一種性能優(yōu)異的抗磨材料。該技術(shù)是將幾種具有不同功能的合金對鑄鐵進(jìn)行微量合金化，并采用特殊的變質(zhì)處理技術(shù)和先進(jìn)的激冷鑄造工藝，使生產(chǎn)出的鑄件具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)工藝簡單、可靠，其材質(zhì)具有韌性和高硬度，不易破碎且耐磨等特點，可采用沖天爐、電爐熔煉，材質(zhì)不需熱處理，該材質(zhì)廣泛用于磨球、襯板等易磨件。該產(chǎn)品僅用于建材、電力、選礦、化工等行業(yè)的磨球一項，國內(nèi)每年消耗達(dá)100多萬噸。技術(shù)指標(biāo)：材質(zhì)硬度：HRC48-55；沖擊值：ak>5J/m2；破碎率：

以自主開發(fā)的超細(xì) / 納米 WC 類復(fù)合粉末為原料，基于目前國內(nèi)企業(yè)常用燒結(jié)設(shè)備，開發(fā)出特色燒結(jié)工藝，制備出不同粘結(jié)相含量和晶粒尺寸級別、性能達(dá)到國際先進(jìn)水平的系列超細(xì)晶硬質(zhì)合金塊體材 料， 平均晶粒尺寸 200 － 500nm，硬度 HRA 90 － 93.5，斷裂韌性 12.0 － 20.0MPa.m1/2，橫向斷裂強(qiáng)度4500 － 5200MPa，性能得到國際著名硬質(zhì)合金企業(yè)和國內(nèi)權(quán)威資質(zhì)機(jī)構(gòu)檢測認(rèn)定。利用真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)等技術(shù)，結(jié)合原料粒徑匹配和燒結(jié)工藝優(yōu)化，制備出平均晶粒尺寸>8μm  的組織均勻、性能穩(wěn)定的超粗晶硬質(zhì)合金塊材，具有硬度 > HRA 90.0、斷裂韌性 >15.0 MPa.m1/2 的優(yōu)良力學(xué)性能。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)技術(shù)”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(xué)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(chǔ)，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(jī)理與性能控制技術(shù)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(shù)的開發(fā)，并完成了高精度鎂合金專用軋機(jī)機(jī)組及控制裝置的研發(fā)設(shè)計及應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)工藝技術(shù)。

傳統(tǒng)鈦合金鑄造用陶瓷型芯材料如Al2O3、SiO2等材料存在易反應(yīng)、難脫芯,而高化學(xué)穩(wěn)定性的Y2O3、ZrO2等材料卻價格昂貴且難以脫芯。實驗室經(jīng)過多年的研究和實踐，開發(fā)了穩(wěn)定性較高、價格低和易水解的 CaO材料為主的鈦合金精密鑄造陶瓷型芯材料，先后開展了對CaO型芯的成分、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝優(yōu)化等工作。為了解決CaO陶瓷型芯材料在生產(chǎn)放置中的潮解并進(jìn)一步改善其與鈦合金熔體的界面穩(wěn)定性，實驗室正在開發(fā)利用溶膠-凝膠方法制備ZrO2/Y2O3包覆CaO陶瓷型芯材料的新技術(shù)，使陶瓷型芯具有殼-核結(jié)構(gòu)，有效降低了CaO型芯在放置期間的吸潮速率，同時也提高了陶瓷型芯材料與鈦合金熔體作用的化學(xué)界面穩(wěn)定性。目前，CaO型芯已在復(fù)雜鈦合金航空鑄件得到了試應(yīng)用，正致力于具有復(fù)雜內(nèi)腔的鈦合金精密鑄件的成型。該技術(shù)獲國家發(fā)明專利1項。

鑄造方法、鑄造設(shè)備、鑄件熱處理工藝控制四個方面 進(jìn)行了研究和攻關(guān)，開發(fā)了 10項新技術(shù)，解決了國防工業(yè)領(lǐng)域一系列重 要構(gòu)件的制造技術(shù)難題。其關(guān)鍵技術(shù)包括：高性能鑄造鋁合金的冶煉與 熔體處理技術(shù)，大型復(fù)雜薄壁鋁合金、鎂合金結(jié)構(gòu)件的反重力鑄造，系 列化反重力鑄造設(shè)備，以及其它鑄造工藝與輔助料的配料。性能指標(biāo)： 1. 從數(shù)10kg到2

鈦合金/鋼異種金屬焊接接頭在壓力容器、化工、醫(yī)療設(shè)備等制造領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。本項目采用連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機(jī)進(jìn)行鈦合金/鋼異種金屬焊接，適用于管與管、棒與棒和棒與管等旋轉(zhuǎn)類零部件的摩擦焊接。對于TC4鈦合金/40Cr鋼異種金屬摩擦焊接頭，其抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到40Cr鋼母材水平，實焊TC4鈦合金/40Cr鋼異種金屬摩擦焊接頭標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸斷裂照片如圖所示。