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金属与粉末冶金

发布时间:2022-03-12 08:43:40 浏览数:

莫纳什大学利用X射线图 打造轻但强度大的镁

澳大利亚蒙纳士大学(Monash University)启动了全球首个研究,发现一种技术可以用于制造强度更大、重量更轻的镁合金,从而提高汽车和航空航天业产品的结构完整性。

蒙纳士大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和重庆大学的研究人员在电子电压较低的环境中,利用具原子分辨率的X射线图,发现了孪晶边界中合金元素偏析的模式。工程师们一直都在寻找强度大、重量轻的材料,用于汽车、飞机和高速汽车,以提升燃料效率、空气动力学、速度和重量负载。

研究人员在研究中使用了由钕和银组成的镁合金,该合金在室温和高温下的机械性能都非常优越。研究人员发现,当孪晶边界被钕和银填充时,该合金的弹性应变达到极限,而剪切应力显著改善,提高了33倍。银和钕与镁之间的电荷密度得以提升,表明了孪晶间的键合得到增强。当施加外力时,镁被推向钕,同时远离银,因而形成了强度更大、重量更轻的合金。(中国有色金属报)

俄新技术可提高航空用镁产量

俄罗斯国立研究型技术大学莫斯科国立钢铁合金学院有色冶金和黄金系研究人员最近开发出一种新技术,可以提高在航空领域和国防工业领域使用的镁的产量。

传统方法是通过在氯化环境下电解镁的化合物氯化镁而获得纯镁。但电解过程中的镁只有80%收回,其余20%被白白浪费了。莫斯科国立钢铁合金学院研究负责人安德烈雷先科稱,在传统条件下,电解镁—氯化合物阴极释放出液体镁,电解阳极释放出气体氯。通过降低电解质的温度,他们找到了预防这一过程的方法,使之释放出固体镁。

原来,如果相当快地(1h)提高电解质的温度,使镁熔化,随后快速将其从电解质中取出,那么会损失不到5%的金属,而传统技术会损失20%的金属。这样,学者们能够把镁的产量增加15%,同时把耗电量减少5%。(科技日报)

高强度铝合金氢脆现象或可抑制

日本九州大学的研究小组通过大型同步辐射设施Spring—8进行4D观察,查明了飞机等广泛使用的高强度铝合金的破坏机理。

高强度铝合金广泛应用于航空航天等领域,但由于存在氢脆和应力腐蚀开裂等与氢有关的破坏现象,影响了铝合金性能。以前一直认为铝合金的氢脆现象是由位错的微观缺陷引起的。但分析发现,大部分此前认为不会吸收氢的材料微细颗粒中含有氢,随着微细颗粒与铝的界面剥离,就会发生铝合金氢脆现象。研究还发现,以前认为是杂质的粗大颗粒也会储存氢,因此通过生成适当的粗大颗粒,可以减少微细颗粒中的氢量,抑制铝合金的氢脆现象。(科技日报)

美国CIE公司开发出零液体排放铝精整生产线

美国CIE公司与MST化学工业公司(MST CHEMICALS)共同开发此项技术可以实现下述目标:水的循环利用率(reusable)可达98%;循环水可达到优质标准,λ<200μs;运行成本降低40%;生产线安装调试费用下降30%;不用超滤法或反渗透工艺;零热能和零液体排放。

此工艺生产非常少的含盐水,同时可以再利用。该工艺已在铝材表面处理酸洗线、阳极氧化着色线和涂漆线上获得有效的利用。由于使用了专用添加剂,可除净水中的硫酸与铝,水可循环使用,用于碱洗。此工艺水的消耗量可下降50%,由于铝材经碱洗后具有很高的品质,使它成为当前铝材精整最有效的工艺。(中国有色金属报)

物理所发现铜基高温超导新材料

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室研究员靳常青与合作者长期开展铜基超导材料新结构的设计和高压合成,研究对象集中在铜和碱土氧化物体系,这是能够形成铜基超导基本结构的最简单化学组分。选择这个简单组分的独到之处在于既可聚焦产生铜基超导的核心要素,又可回避铜基超导材料在常压制备需要的稀土、铋、汞等昂贵和有毒元素,有助于新材料的进一步应用拓展。运用高压高温制备技术,他们相继发现了“铜系” “顶角氧”掺杂系等具有新结构的铜基超导材料体系。其中“铜系”超导材料的Tc可高达118K。

靳常青指导研究生李文敏制备发现了一类全新的超导材料Ba2CuO4-y。这是目前唯一呈现压缩型铜氧局域配位的铜基超导材料。对于压缩型配位构型,铜的3d 3z2—r2轨道将位于x2—y2轨道之上,显著有别于“传统”拉伸型配位的轨道序。X射线吸收谱实验表明,Ba2CuO4-y超导体处于超过掺杂区,对应“传统”铜基超导体的非超导相区。现有主流理论认为,压缩型配位构型、超过掺杂载流子浓度、以及可能的特殊的面内结构都不利于超导,Ba2CuO4-y仍然表现出了具有高达73K的超导转变温度。与基本晶体结构相同,具有正常轨道序的Ba2CuO4体系相比,Ba2CuO4-y的Tc提高了80%以上。这些实验现象表明,不同于以往传统类型,Ba2CuO4-y属于一类全新的铜基超导材料。(中科院物理研究所)

大连化物所等贵金属合金团簇合成及其催化应用研究获进展

中国科学院大连化学物理研究所金催化研究中心研究员黄家辉与上海科技大学副教授李涛、燕山大学教授孙科举合作,在贵金属合金团簇研究方面取得新进展。

相比单组分金团簇,金银合金团簇的化学、物理性质发生了很大变化,这主要归因于银原子的引入改变了单组分金团簇的电子结构和表面排布,进而产生显著的协同效应,使金银合金团簇在催化、传感、生物成像、药物传输和癌症治疗等方面具有较大的应用潜力。

该工作中,科研人员选用体积较大且具有刚性的金刚烷硫醇作为配体,通过简单的一锅法合成了一种结构新颖的Au23-xAgx(S—Adam)15团簇(x=4~7)。结构分析显示,该团簇由20面体内核Au13-xAgx及外层桥连的3个Au3(SR)4、1个AgS3所构成。Au23(S—Adam)16团簇的HOMO—LUMO禁带宽度为2.1eV,由于银原子掺杂,Au23-xAgx(S—Adam)15合金团簇的禁带宽度缩小为1.5eV。理论计算表明,Au19Ag4(S—Adm)15团簇是Au23-xAgx(S—Adam)15团簇中最稳定的结构。相比于Au23/TiO2催化剂,Au23-xAgx/TiO2作为催化剂在罗丹明、苯酚可见光催化降解反应中展示了更优的催化性能。此外,进一步的电镜表征结果显示,银原子的引入增强了Au23-xAgx团簇的反应稳定性,而Au23团簇则明显聚集长大。该工作对深入研究贵金属团簇结构与性能相互关系提供了重要信息。

众泰开发全新铝合金发盖技术

众泰汽车已经联手南南铝业等国际领先铝合金生产和加工企业,共同开发汽车新材料的应用,并已经形成了完整的汽车新材料研发能力。众泰汽车依托与南南铝业在新车型的铝合金板材的开发上的前期合作基础,开发完成了大型SUV车型的铝合金前机盖。

众泰汽车铝合金发盖外板采用了全新铝合金材料,这种材料是可热处理强化的铝合金,具有成型性好、耐腐蚀性强、强度高和较好的耐高温等性能,该类材料在冲压成型后经油漆烘烤强度会提高,具有烤漆硬化功能。同时新型材料的屈服强度和抗拉强度与钢板相近,加工硬化指数高于钢板。

铝材的密度为2.70g/cm3,是铁密度的1/3,轻量化效果非常明显。综合性能考虑可实现40%左右的轻量化效果,众泰汽车一直重视铝合金材料的应用,目前多个项目的铝合金发盖已量产,在达成减重目标的同时,相关性能也远远大于钢制产品。(中国有色金属报)

苏州倍丰成功开发出超高强3D打印铝合金粉末材料

苏州倍丰创始人、澳大利亚工程院吴鑫华院士在美国里诺举行的国际航空材料大会上正式宣布,经过近两年的研究,吴院士领导莫纳什大学研究团队成功开发出了牌号为Al250C的高强高韧增材制造专用铝合金材料,为3D打印铝合金材料再添一名明星成员。Al250C是研究团队专门为3D打印设计的材料,目前已经达到了批产和商业化使用阶段。

本次Al250C粉末产品的推出,立刻受到了包括美国通用,波音,雷神,赛峰等多家航空巨头的高度赞赏和重视。用该材料制作航空铝合金3D打印结构件,更有希望替代目前航空航天上的部分钛合金构件,达到航天航空领域降低重量与节约成本的目的。

该Al250C材料强度达到目前可用于3D打印的铝合金材料中最高水平,屈服强度可达580MPa,抗拉强度590MPa以上,延伸率可达11%,制备构件通过了2500℃高温下持续5 000h的稳定试验,相当于发动机常规服役25年的要求。现有铝合金AlMg7Si和AlMg10Si的屈服强度为260MPa,打印后的延伸率为4%~6%,最高使用温度小于100℃,无论从性能上还是使用温度上,都无法满足航空航天铝合金产品的苛刻要求,而Al250C的强度接近常用AlSi10Mg系铝合金材料强度的2倍。特别指出的是,该材料表现出了十分优异的高温使用寿命,对比目前适用于金属3D打印的Scalmalloy铝合金,其在250℃时的使用寿命仅为100h,而Al250C在同样温度下的使用寿命超过5 000h,极大提高了使用寿命。(中国有色金属报)

株硬2000t高端硬质合金棒型材生产线技术改造项目开工

株洲硬质合金集团有限公司在新马工业园内举行了2000t高端硬质合金棒型材生产线技术改造项目开工。2000t高端硬质合金棒型材生产线技术改造项目,是株硬公司“十三五”发展规划中的重要项目之一,项目力争在2020年7月实现投产。项目建成后,可以达到年产2000t的高端硬质合金棒型材生产能力,为实现株硬公司的可持续发展奠定良好的基础。(中国有色金属报)

坤彩科技江阴产业园年产100万t二氧化钛、氧化铁项目开工

坤彩科技江阴产业园年产50万t二氧化钛、50万t氧化铁项目开工暨富仕年产20万t二氯氧钛项目即将正式投产。坤彩科技江陰工业园区规划建成年产各50万t汽车级、化妆品级二氧化钛和氧化铁,成为中国最大的高端氯化钛白、氧化铁研发、生产、销售一体化的企业。项目建成达产后,预计年产值可达250亿元,年净利润超50亿元,年创税收23亿元。同时,以坤彩科技珠光材料年产能3万t为基数,使用年产20万t二氯氧钛项目生产的二氯氧钛,未来每年节约原材料成本约4830万元。

在满足珠光材料所需原材料外,该项目剩余的二氯氧钛还可转化成食品级二氧化钛,用于食品、医药、化妆品等高端领域;同时剩余三氯化铁可以转化成食品级氧化铁颜料,可用于各种药片、药丸的外衣糖衣着色用。根据其项目可行性分析报告显示,除去自用产品外,项目有望将剩余产品转化为1.5万t钛白粉和1.4万t氧化铁。(中国有色金属报)

自硬公司与中南大学签订研发项目合作协议

中南大学副校长周科朝率领教授团队到自贡硬质合金有限责任公司洽谈研发合作项目。中南大学材料学院副教授王小锋与自硬公司技术部部长廖军分别代表双方,签订了《3D打印复杂异形WC基硬质合金及钨材料》研发项目合作协议。

3D打印硬质合金可实现个性化定制、绿色化生产,属于本世纪“最具发展前景”的十大3D打印领域之一,是中南大学具备领先优势的重要材料研究领域。根据协议,双方将围绕研发项目,从人才培养培训、科学技术研究、成果转移转化和人员交流等开展多方面的交流与合作。周科朝希望双方以合作协议的履行为载体,积极落实党中央关于加强产学研合作、促进科技创新与经济发展的重大战略决策,共同培育项目合作、成果转化平台,共享合作发展红利。(中国有色金属报)

两稀土永磁项目入选内蒙古自治区专项资金拟安排项目

根据《内蒙古自治区发展和改革委员会、财政厅关于做好2019年自治区重点产业发展资金支持战略性新兴产业发展资金项目申报工作的通知》(内发改高技字〔2018〕1485号),拟安排2019年战略性新兴产业专项资金项目予以公示。

其中,在稀土相关领域,有2项稀土永磁项目入选2019年战略性新兴产业专项资金拟支持项目表,分别是:“包头奥瑞特永磁材料有限公司年产3000t高性能智能制造装备专用钕铁硼及器件项目”和“包头市沃野对外贸易有限责任公司500t钐钴永磁材料及配套加工生产线项目”。(中国稀土行业协会)

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