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本成果源自于教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目。鑄造Al-Si合金是兩大傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用在航空航天工業(yè)，軍事工業(yè)，汽車(chē)工業(yè)，電力工業(yè)，機(jī)械工業(yè)中。本項(xiàng)目的合金體系是Al-(11.0%-13.0%)Si-(0.3%-0.5%)Mg，屬近共晶類(lèi)合金。

與某車(chē)輛廠合作，在江蘇省十五重大攻關(guān)項(xiàng)目“模塊化鋁合金地鐵車(chē)體開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”（No.BE2004016）資助下，以新型高速地鐵列車(chē)為研究對(duì)象，對(duì)模塊化鋁合金地鐵車(chē)體開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入廣泛的研究。主要研究成果： 模塊化鋁合金車(chē)體零、部件和總成的CAE建模、模型修正，各種載荷下的強(qiáng)度、剛度、疲勞、模態(tài)分析。以提高車(chē)體的綜合動(dòng)態(tài)性能為目標(biāo)的整車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軌道車(chē)輛，提高我國(guó)地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)水平奠定了理論基礎(chǔ)。 采用數(shù)值模擬方法，在虛擬環(huán)境下進(jìn)行車(chē)輛的碰撞性能仿真分析，獲得了較可靠的軌道車(chē)輛耐碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而有效地保護(hù)乘客在撞擊事故中的生命安全。 司機(jī)室頭部流線型概念設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化及外觀美化設(shè)計(jì)，不僅運(yùn)行阻力小, 節(jié)約能源，而且美觀流暢，反映時(shí)代特征和城市風(fēng)貌。 建立鋁合金車(chē)體零、部件和總成結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)CAD/CAE信息集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)及車(chē)體快速開(kāi)發(fā)平臺(tái),以支持新車(chē)體的開(kāi)發(fā)。

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。

化石能源的枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題是推動(dòng)全球新能源開(kāi)發(fā)熱潮的兩大因素。氫能做為一種新型能源，以其清潔、高效、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。貯氫合金是發(fā)展歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟的儲(chǔ)氫介質(zhì)，在體積儲(chǔ)氫密度、工作溫度、工作壓力、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和安全性等方面都具有優(yōu)勢(shì)。 常用的AB5、AB2及AB型儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫量一般都不超過(guò)2wt%，限制了其工程應(yīng)用。釩鈦基儲(chǔ)氫合金具有超過(guò)3.8wt%的理論貯氫量，常溫附近放氫量可接近3.0wt%，熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能良好，有望在燃料電池驅(qū)動(dòng)的器件上得到廣泛應(yīng)用。 在863和各級(jí)省市政府支持下，已經(jīng)形成如下技術(shù)成果： 1.形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的V-Ti-Cr-Fe四元合金體系，其釩含量可在20-60wt%變化； 2.這類(lèi)合金多數(shù)可用價(jià)廉的FeV80中間合金制備，相對(duì)于用純金屬釩制備，合金材料成本下降到10%左右，解決了這類(lèi)合金應(yīng)用的成本制約因素； 3.這類(lèi)合金無(wú)需活化處理，可直接在室溫下吸放氫，298K下6分鐘內(nèi)合金吸氫量普遍超過(guò)3.6wt%； 截止壓為0.01MPa時(shí)，部分合金298K放氫量超過(guò)2.5wt%，278K吸氫后333K放氫量超過(guò)3.0wt%，是目前已見(jiàn)報(bào)道的含F(xiàn)e的低成本釩鈦基儲(chǔ)氫合金中0.01MPa截止壓下放氫量最高的。 主要技術(shù)指標(biāo)：1.298K下吸氫量大于3.6wt%。 2.截止壓力為0.01MPa時(shí)，298K下放氫量大于2wt%；部分合金的放氫量大于2.5wt%，278K吸氫后333K放氫量超過(guò)3.0wt%。 應(yīng)用范圍：近年來(lái)，用質(zhì)子交換膜燃料電池驅(qū)動(dòng)的便攜電源、不間斷電源、燃料電池自行車(chē)、三輪代步車(chē)等在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上悄然興起，氫燃料電池汽車(chē)、潛艇等技術(shù)也逐漸成熟并形成市場(chǎng)，釩鈦基貯氫合金可以作為氫源為質(zhì)子交換膜電池提供氫氣。

"耐熱高性能鋁合金是國(guó)防工業(yè)和高端制造業(yè)輕量化、綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵材料之一。傳統(tǒng)鋁合金強(qiáng)度隨溫度升高急劇降低，350℃抗拉強(qiáng)度僅為室溫的25%左右，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代汽車(chē)交通、海洋船舶動(dòng)力裝備、重型裝甲武器、先進(jìn)空天飛行器等越來(lái)越苛刻服役環(huán)境對(duì)鋁合金耐熱性能的迫切需求。合金體系不完善、耐熱相與基體不匹配、耐熱相構(gòu)型不可控是制約鋁合金耐熱性提升的關(guān)鍵共性難題。 本項(xiàng)目獲得2016年度山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，從源頭上著手，以熔體結(jié)構(gòu)調(diào)控為突破口，發(fā)明納米晶種材料及其應(yīng)用技術(shù)，調(diào)控基體與耐熱相空間構(gòu)型，提出鋁合金高溫強(qiáng)化新思路。磷、碳、氮與鋁熱力學(xué)上可形成高熔點(diǎn)晶種型化合物，但這三種元素在鋁熔體中溶解度極低，化合物在鋁熔體中結(jié)構(gòu)易演變，這加劇了高數(shù)量密度、熱穩(wěn)定納米晶種原位合成的難度。在國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目支持下，歷時(shí)十八年系統(tǒng)研究，形成以下技術(shù)發(fā)明： ◆ 耐高溫鋁合金復(fù)合材料（SD-HRSAl-1）：該材料制造的攪拌器在800℃溫度以下的鋁熔體中長(zhǎng)時(shí)間服役不發(fā)生蠕變。表明該材料不僅耐高溫，而且可耐鋁熔體侵蝕。 ◆ 耐熱高強(qiáng)鋁合金材料（SD-HRSAl-2）：該材料具有顯著突出的高溫強(qiáng)度，350℃抗

本發(fā)明公開(kāi)了一種牙科用鈦合金材料，合金成分包括鈦、鋯、銅和微量元素，Zr的重量百分比為5～15％，Cu的重量百分比為1～5％，微量元素M的重量百分比為0.05～0.5％，Ti余量。所包括的微量元素M根據(jù)性能匹配的要求可調(diào)節(jié)，至少為鋰或稀土元素鑭、鈰中的一種；其相結(jié)構(gòu)為主相α和少量的β相。材料的性能指標(biāo)如下：維氏硬度為260-320，抗壓強(qiáng)度為1300-2000MPa。

北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究開(kāi)發(fā)的高性能W-Cu、Mo-Cu合金是一類(lèi)采用新工藝制備的金屬功能材料。自1996年以來(lái)，本項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)防預(yù)研基金等大力支持與資助，歷時(shí)6年完成。采用先進(jìn)的活化工藝對(duì)原材料粉末進(jìn)行處理，再采用特殊的固結(jié)手段，制備出的W-Cu、Mo-Cu合金性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。它兼有鎢（或鉬）與銅的綜合性能，例如高的導(dǎo)熱性、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的抗震性、抗燒蝕、抗高溫氣體腐蝕性、以及可調(diào)節(jié)的熱膨脹系數(shù)等。W-Cu合金的密度為16.36g/cm3，熱膨脹系數(shù)為7.2×10-6/℃，熱導(dǎo)率為182Wm-1K-1，彈性模量為274.6GPa，全部達(dá)到或超過(guò)了進(jìn)口件的性能，已用于我國(guó)國(guó)防和電子和民用工業(yè)部門(mén)。 由于W-Cu、Mo-Cu合金具有其它材料所不具備的優(yōu)異性能，因此可以在眾多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。例如在電子通訊領(lǐng)域可以用于散熱與熱沉材料、電子封裝材料，在工業(yè)電氣領(lǐng)域可以用于真空觸頭，在航空航天領(lǐng)域可用于尾部噴管喉襯、燃?xì)舛?，在地質(zhì)勘探與石油領(lǐng)域可用于巖石破碎彈的藥型罩等。

改進(jìn)鋁型材時(shí)效處理工藝，鋁合金的斷后伸長(zhǎng)率比普通時(shí)效工藝下變大（約15%），減小后期鋁合金彎管過(guò)程中出現(xiàn)裂紋或者斷裂的概率，也避免了工藝造成鋁合金管材容易刮擦劃傷的質(zhì)量問(wèn)題；通過(guò)鋁合金成形CAE技術(shù)，選擇合理工藝參數(shù)，提高鋁合金成形質(zhì)量；采用等溫?cái)D出技術(shù)改善材料強(qiáng)度和塑性。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:鎂合金的腐蝕與防護(hù)是鎂合金應(yīng)用中的全球性瓶頸問(wèn)題，如何解決鎂合金的腐蝕問(wèn)題是決定鎂合金應(yīng)用前景的關(guān)鍵問(wèn)題之一。上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心是我國(guó)鎂合金材料和鎂合金制品的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護(hù)機(jī)理和方法近14年的系統(tǒng)、深入研究基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了一系列功能獨(dú)特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術(shù)及其生產(chǎn)工藝。其中，技術(shù)成熟、性能優(yōu)異、應(yīng)用效果和反應(yīng)良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協(xié)合涂層技術(shù)”最為突出，已在我國(guó)的航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車(chē)、紡織等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用?！皡f(xié)合涂層”不是傳統(tǒng)意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數(shù)的聚合物或者固體潤(rùn)滑劑引入微弧氧化膜或者硬質(zhì)鍍層之中，從而結(jié)合了原始膜層和引入物兩者的優(yōu)點(diǎn)。該種涂層與基體金屬的表層形成一個(gè)整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優(yōu)于原來(lái)的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項(xiàng)目對(duì)鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調(diào)控。協(xié)合涂層具有硬度高、強(qiáng)韌性好、耐磨耐蝕的優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽(yáng)極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項(xiàng) 授權(quán)發(fā)明專利，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車(chē)、紡織等領(lǐng)域，具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益潛力。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類(lèi)型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國(guó)家級(jí)計(jì)劃/專項(xiàng)類(lèi)別:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)重大項(xiàng)目

/space團(tuán)隊(duì)研究開(kāi)發(fā)了醫(yī)用鈦合金表面處理新工藝，包括微弧氧化法制備含鈣磷涂層和電化學(xué)沉積法制備羥基磷灰石涂層。其中微弧氧化法制備的鈦合金醫(yī)用涂層中鈣磷總含量超過(guò)20at.%，Ca/P接近1.67，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度超過(guò)50MPa，涂層性能遠(yuǎn)超高目前臨床應(yīng)用HA涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。開(kāi)發(fā)的醫(yī)用鈦合金電化學(xué)沉積羥基磷灰石涂層結(jié)合了水熱法和電化學(xué)沉積法的優(yōu)點(diǎn)，具有HA生長(zhǎng)速度快，涂層形貌可控，涂層結(jié)晶度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)發(fā)的原位合成法鈦基復(fù)合材料具有制備工藝簡(jiǎn)單，增強(qiáng)體與基體界面結(jié)合良好，增強(qiáng)體在基體中分布均勻，具有可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。