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本發(fā)明公開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。材料的性能指標如下：維氏硬度為260-320，抗壓強度為1300-2000MPa。

北京科技大學材料科學與工程學院研究開發(fā)的高性能W-Cu、Mo-Cu合金是一類采用新工藝制備的金屬功能材料。自1996年以來，本項目得到了國家自然科學基金、國防預研基金等大力支持與資助，歷時6年完成。采用先進的活化工藝對原材料粉末進行處理，再采用特殊的固結(jié)手段，制備出的W-Cu、Mo-Cu合金性能達到了國際先進水平。它兼有鎢（或鉬）與銅的綜合性能，例如高的導熱性、優(yōu)異的高溫強度、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/℃，熱導率為182Wm-1K-1，彈性模量為274.6GPa，全部達到或超過了進口件的性能，已用于我國國防和電子和民用工業(yè)部門。 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域得到廣泛的應用。例如在電子通訊領域可以用于散熱與熱沉材料、電子封裝材料，在工業(yè)電氣領域可以用于真空觸頭，在航空航天領域可用于尾部噴管喉襯、燃氣舵，在地質(zhì)勘探與石油領域可用于巖石破碎彈的藥型罩等。

改進鋁型材時效處理工藝，鋁合金的斷后伸長率比普通時效工藝下變大（約15%），減小后期鋁合金彎管過程中出現(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)量問題；通過鋁合金成形CAE技術，選擇合理工藝參數(shù)，提高鋁合金成形質(zhì)量；采用等溫擠出技術改善材料強度和塑性。

項目成果/簡介:鎂合金的腐蝕與防護是鎂合金應用中的全球性瓶頸問題，如何解決鎂合金的腐蝕問題是決定鎂合金應用前景的關鍵問題之一。上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心是我國鎂合金材料和鎂合金制品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護機理和方法近14年的系統(tǒng)、深入研究基礎上，開發(fā)出了一系列功能獨特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術及其生產(chǎn)工藝。其中，技術成熟、性能優(yōu)異、應用效果和反應良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協(xié)合涂層技術”最為突出，已在我國的航空、航天、衛(wèi)星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域獲得廣泛應用。“協(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。該種涂層與基體金屬的表層形成一個整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優(yōu)于原來的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項目對鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進行調(diào)控，從而實現(xiàn)對氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調(diào)控。協(xié)合涂層具有硬度高、強韌性好、耐磨耐蝕的優(yōu)點。該項目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項 授權發(fā)明專利，可廣泛應用于航空、航天、衛(wèi)星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域，具有很大的經(jīng)濟和社會效益潛力。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:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家高技術研究發(fā)展計劃、上海市科技創(chuàng)新行動重大項目

/space團隊研究開發(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20at.%，Ca/P接近1.67，涂層與基體結(jié)合強度超過50MPa，涂層性能遠超高目前臨床應用HA涂層與基體的結(jié)合強度。開發(fā)的醫(yī)用鈦合金電化學沉積羥基磷灰石涂層結(jié)合了水熱法和電化學沉積法的優(yōu)點，具有HA生長速度快，涂層形貌可控，涂層結(jié)晶度可調(diào)等優(yōu)點。開發(fā)的原位合成法鈦基復合材料具有制備工藝簡單，增強體與基體界面結(jié)合良好，增強體在基體中分布均勻，具有可設計性等優(yōu)點。

隨著鋁合金結(jié)構(gòu)和機器人自動化焊接的廣發(fā)應用，研發(fā)出適應機器人焊接的新型高強鋁合金系列焊絲，可滿足機器人長時間焊接作業(yè)，送絲流程。通過熔池小冶金，可進一步提高焊縫強度。該技術包括 成熟的配方、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)線二條。

采用注射成形工藝實現(xiàn)復雜形狀增壓渦輪的近終成形，并滿足高性能和低成本的要求。根據(jù)注射成形渦輪對零件壁厚的要求，選擇 ?52mm 渦輪作為研制對象，并完成了中空蝸輪的結(jié)構(gòu)設計及可靠性校驗，中空孔徑確定為 ?5mm，孔深 25mm，如圖 1 所示。對比分析實芯渦輪和中空渦輪的離心應力分布可知，采用中空結(jié)構(gòu)的渦輪，其應力分布較原始渦輪應力分布一致，但渦輪離心應力有所增大，中空結(jié)構(gòu)渦輪的最大離心應力為 626MPa，較原始渦輪增加了 20.4%。渦輪采用中空設計后，自振頻率變化很小，頻率平均變小 0.167%，可近似認為沒有變化。中空結(jié)構(gòu)增壓渦輪不僅達到了減輕重量的目的，而且大幅度減小了燒結(jié)變形。設計了側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)（如圖 2 所示），實現(xiàn)了復雜形狀增壓渦輪的近終成形。采用數(shù)值模擬方法對注射成形充模過程進行了模擬，得出了喂料的充模過程（如圖 3 所示），并闡明了渦輪在注射成形過程中產(chǎn)生的缺陷與機理。優(yōu)化了注射成形工藝參數(shù)，得出最佳的注射成形工藝參數(shù)為：注射溫度為 160℃，注射壓力為 60MPa，模溫為 80℃，最終制備出了無缺陷的注射成形坯。以平均粒度 15μm 的惰性氣體霧化的 K418 鎳基高溫合金為原料，選用 67%裝載量，將粉末與粘結(jié)劑（60%石蠟+15%高密度聚乙烯+15%聚丙烯+10%硬脂酸）于 140℃在開放式混煉機中混煉 30min，制備出適合鎳基高溫合金粉末注射成形的高效粘結(jié)劑，制備出了流變性能良好的注射喂料。分析了脫脂方法、脫脂制度和脫脂溫度對致密度和最終高溫合金性能的影響，掌握了碳、氧含量的精確控制技術。通過燒結(jié)+熱等靜壓工藝獲得高致密度的粉末高溫合金，具有晶粒細小、顯微組織均勻、綜合力學性能優(yōu)異等優(yōu)點。MIM418 合金 1230℃真空燒結(jié)相對密度為 97%，熱等靜壓后的樣品接近全致密。圖 1 實芯渦輪和中空結(jié)構(gòu)渦輪圖 2 側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)圖 3 渦輪注射填充過程模擬經(jīng)過 1200℃固溶/空冷、750℃時效，MIM418 抗拉強度達到 1425MPa，屈服強度為1004MPa，延伸率達到19.4%，與鑄造合金性能相比分別提高了70%，30%，120%。圖 4 為燒結(jié)態(tài)的注射成形渦輪。渦輪表面光潔，尺寸精度高，如圖 4 所示。圖 4 注射成形渦輪制備出滿足渦輪使用性能測試要求的渦輪，渦輪尺寸與內(nèi)部質(zhì)量良好，達到裝機測試要求。渦輪樣品在無錫威孚英特邁渦輪增壓器公司進行了臺架實驗，圖5 所示為渦輪樣品焊接及部分工裝的照片。鋼軸焊接后接頭抗拉破斷力達到 18噸，遠高于鑄造渦輪與鋼軸的焊接強度。轉(zhuǎn)速相同時，粉末注射成形渦輪部件測頻一致性和氣動性能渦端一致性均優(yōu)于鑄造性能，超速飛裂試驗停止在 225000轉(zhuǎn)/分與 225000 轉(zhuǎn)/分，增壓器拆檢的結(jié)果可知，超速飛裂試驗渦輪表現(xiàn)良好，兩套增壓器的失效皆由渦輪軸斷裂造成。粉末注射成形渦輪樣件測頻一致性優(yōu)于鑄造渦輪，粉末注射成形渦輪與鋼軸聯(lián)結(jié)強度也明顯高于鑄造渦輪。粉末注射成形MIM418 渦輪在超速飛裂試驗中表現(xiàn)不俗，在鋼軸斷裂 21.5/22.5 萬轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，渦輪仍保持完好。粉末注射成形渦輪的渦端試驗表明，渦輪部件渦端性能一致性較好，3 組樣品渦端的效率曲線基本重合，均在±0.5%的偏差內(nèi)。

微弧復合處理（MCC）技術將不需前處理的微弧氧化與靜態(tài)防護性能優(yōu)異的有機物涂裝技術相結(jié)合，在鋁、鎂合金表面制備具有高性能、多用途的陶瓷有機復合涂層，性能明顯優(yōu)于單一微弧氧化或傳統(tǒng)涂裝工藝。圍繞該技術，項目團隊近年來主持國家自然科學基金、國家攻關、“863”技術及國際合作重點項目二十余項。

  發(fā)明了一種新的熱鍍鋅工藝，不同于傳統(tǒng)的溶劑法，不用助鍍劑實現(xiàn)熱鍍，沒有大量鋅煙、少鋅灰少鋅渣，除了熱鍍鋅還可以實現(xiàn)構(gòu)件熱鍍合金鍍層，如Galfan、Galvalume、ZAM等合金。大幅度降低熱鍍鋅的成本，最高可降低70%以上。配合環(huán)保除銹劑使用可徹底解決批量熱鍍鋅的環(huán)保問題。下圖是利用環(huán)保熱鍍工藝做出的Galfan合金（鋅-5%鋁-稀土合金）樣品，這是迄今為止世界上還沒有做出來，也沒有相關標準。已經(jīng)申報了三項有關熱鍍Galfan產(chǎn)品的標準：《鋼管熱浸鍍鋅-5%鋁-稀土合金》《鋼鐵制件熱鍍鋅-5%鋁-稀土合金鍍層技術要求及試驗方法》《緊固件熱鍍鋅-5%鋁-稀土合金層》。?資金需求： 建設100萬噸熱鍍鋅產(chǎn)業(yè)基地，需要投資10億元，在省級以上園區(qū)占地300畝，年產(chǎn)值15億元，純利潤5億元。用工1000人，裝卸料實現(xiàn)自動化后可減少600人用工。可出讓的股份比例：

  發(fā)明了一種新的熱鍍鋅工藝，不同于傳統(tǒng)的溶劑法，不用助鍍劑實現(xiàn)熱鍍，沒有大量鋅煙、少鋅灰少鋅渣，除了熱鍍鋅還可以實現(xiàn)構(gòu)件熱鍍合金鍍層，如Galfan、Galvalume、ZAM等合金。大幅度降低熱鍍鋅的成本，最高可降低70%以上。配合環(huán)保除銹劑使用可徹底解決批量熱鍍鋅的環(huán)保問題。下圖是利用環(huán)保熱鍍工藝做出的Galfan合金（鋅-5%鋁-稀土合金）樣品，這是迄今為止世界上還沒有做出來，也沒有相關標準。已經(jīng)申報了三項有關熱鍍Galfan產(chǎn)品的標準：《鋼管熱浸鍍鋅-5%鋁-稀土合金》《鋼鐵制件熱鍍鋅-5%鋁-稀土合金鍍層技術要求及試驗方法》《緊固件熱鍍鋅-5%鋁-稀土合金層》。資金需求： 建設100萬噸熱鍍鋅產(chǎn)業(yè)基地，需要投資10億元，在省級以上園區(qū)占地300畝，年產(chǎn)值15億元，純利潤5億元。用工1000人，裝卸料實現(xiàn)自動化后可減少600人用工。可出讓的股份