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在傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形技術(shù)中，電磁攪拌和電磁感應(yīng)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?jǐn)?shù)不能太高，成形非常復(fù)雜零件毛坯時(shí)遇到困難，而且坯料的鋸屑、坯料重熔加熱時(shí)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(jìn)一步降低生產(chǎn)成本成為當(dāng)今半固態(tài)鋁合金成形技術(shù)應(yīng)用的最重要的主題。 在國(guó)家九五、十五和十一五“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的支持下，我校研制開(kāi)發(fā)的先進(jìn)鋁合金半固態(tài)流變成形技術(shù)已經(jīng)成熟，成功地流變成形了汽車(chē)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(shè)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(huì)明顯降低。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。 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(qiáng)化，因此采用本半固態(tài)流變成形技術(shù)成型的鋁合金零件的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁合金壓鑄件的力學(xué)性能，滿(mǎn)足國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而且，流變成形的零件毛坯不存在宏觀(guān)偏析，力學(xué)性能更均勻；可以實(shí)現(xiàn)近終化成形，大為減少機(jī)加工量，降低加工成本；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。該技術(shù)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?jǐn)?shù)可以靈活控制，便于成形各種復(fù)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(chē)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(shè)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(huì)明顯降低。 該技術(shù)以北京科技大學(xué)擁有的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利00 1 09540.4為支撐，具有原創(chuàng)性及完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 目前，鋁合金半固態(tài)流變成形應(yīng)用主要集中在汽車(chē)零件和耐壓閥體等零件，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、航天、摩托車(chē)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(xué)性能。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:2018年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)電網(wǎng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)的導(dǎo)電率每提升1%IACS，全國(guó)每年節(jié)約線(xiàn)損超70億千瓦時(shí)。特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對(duì)架空導(dǎo)線(xiàn)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(shí)提高強(qiáng)度和耐熱性之間存在矛盾，導(dǎo)致我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線(xiàn)難以滿(mǎn)足工程需求。上海交通大學(xué)孫寶德教授團(tuán)隊(duì)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(xiàn)電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國(guó)內(nèi)耐熱導(dǎo)線(xiàn)40%市場(chǎng)份額；2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線(xiàn)，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(yùn)行張力增大的條件下，振動(dòng)疲勞壽命超過(guò)3000萬(wàn)次。研制的特種大跨越導(dǎo)線(xiàn)和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線(xiàn)，占國(guó)內(nèi)30%市場(chǎng)份額，特別是大跨越導(dǎo)線(xiàn)，幾乎包攬了國(guó)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(guò)濾和新型細(xì)化劑制備等導(dǎo)線(xiàn)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(shí)現(xiàn)了電工鋁導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。上述成果依托國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目，共獲得19項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，1項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利和25項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)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(xiàn)國(guó)家，海外累計(jì)架線(xiàn)超2萬(wàn)公里，打破國(guó)際壟斷，成為中國(guó)制造和中國(guó)電力走出去的“國(guó)家名片”。導(dǎo)線(xiàn)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(yáng)-荊門(mén) 1000kV 黃河大跨越知識(shí)產(chǎn)權(quán)類(lèi)型:發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)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(guó)家級(jí)計(jì)劃/專(zhuān)項(xiàng)類(lèi)別:國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)等

本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫合金機(jī)加工的輔助裝置，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)量單元，以及測(cè)溫單元， 等離子加熱單元包括等離子發(fā)射噴頭，用于對(duì)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(gè)夾持板，所 述夾持板相對(duì)安裝以用于夾持等離子發(fā)射噴頭；測(cè)溫單元中的測(cè)力儀 用于與高溫合金工件接觸以測(cè)量其被切削時(shí)候承受的切削力的大小； 測(cè)溫單元的紅外攝像頭用于測(cè)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(wú)法對(duì)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(wèn)題。鎂合金被稱(chēng)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(shì)。目前全世界醫(yī)用鎂合金研究者、以及美國(guó)FDA、中國(guó)國(guó)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(shí)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(yàn)階段。 本成果開(kāi)發(fā)了系列化醫(yī)用鎂合金成分設(shè)計(jì)、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(guò)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(lái)的痛苦和經(jīng)濟(jì)壓力，臨床推廣便利，市場(chǎng)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(duì)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(kāi)發(fā)方面已申請(qǐng)了15項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，從醫(yī)用鎂合金熔煉、成分設(shè)計(jì)、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(jì)等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)都有很好的發(fā)明專(zhuān)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(dòng)物、臨床實(shí)驗(yàn)。

以自主開(kāi)發(fā)的超細(xì) / 納米 WC 類(lèi)復(fù)合粉末為原料，基于目前國(guó)內(nèi)企業(yè)常用燒結(jié)設(shè)備，開(kāi)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(jí)別、性能達(dá)到國(guó)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(guó)際著名硬質(zhì)合金企業(yè)和國(guó)內(nèi)權(quán)威資質(zhì)機(jī)構(gòu)檢測(cè)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(xiàng)目是以北京市科委經(jīng)費(fèi)支持為起源、以國(guó)家“十二? 五”科技支撐計(jì)劃為發(fā)展，以北京科技大學(xué)與美國(guó)波音公司國(guó)際合作開(kāi)發(fā)高性能稀土鎂合金等為基礎(chǔ)，逐步形成的一項(xiàng)特色科技成果。通過(guò)系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過(guò)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(shí)現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過(guò)程自動(dòng)化控制及精整、表面處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并完成了高精度鎂合金專(zhuān)用軋機(jī)機(jī)組及控制裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)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(jià)格昂貴且難以脫芯。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，開(kāi)發(fā)了穩(wěn)定性較高、價(jià)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(kāi)展了對(duì)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(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)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(shí)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(guó)家發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)。

鑄造方法、鑄造設(shè)備、鑄件熱處理工藝控制四個(gè)方面 進(jìn)行了研究和攻關(guān)，開(kāi)發(fā)了 10項(xiàng)新技術(shù)，解決了國(guó)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(xiàng)目采用連續(xù)驅(qū)動(dòng)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(lèi)零部件的摩擦焊接。對(duì)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(shí)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。