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懸賞金額：10萬元 發(fā)榜企業(yè)：深圳市豪龍新材料技術(shù)有限公司  需求領(lǐng)域：精細(xì)化工 產(chǎn)業(yè)集群：先進(jìn)材料產(chǎn)業(yè)集群 技術(shù)關(guān)鍵詞：光刻樹脂; 光刻膠; 特種硅樹脂; 高性能硅橡膠; 紫外光固化技術(shù)

鋁及其合金是工程應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一。傳統(tǒng)的鋁合金零件通過鑄造、鍛造和粉末冶金等方法制造，與這些傳統(tǒng)制造過程相關(guān)的工具設(shè)備增加了制造成本和交付周期。3D打印技術(shù)由于為制造設(shè)計(jì)提供了豐富的自由度而廣泛應(yīng)用于工程零件的制造。現(xiàn)有3D打印技術(shù)中，選擇性激光熔化（SLM）是發(fā)展最為廣泛的方法之一。但是SLM工藝中的冶金缺陷如許多裂紋、球化和氣孔導(dǎo)致只有有限數(shù)量的金屬適合該種工藝，且具備滿足要求的密度、微觀結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。 中南大學(xué)粉末冶金研究院李瑞迪研究員和新西蘭奧克蘭大學(xué)、中車工業(yè)研究院有限公司等單位合作通過對(duì)合金元素進(jìn)行調(diào)控和熱處理工藝的探索，發(fā)展了一種適用于SLM制備工藝，具有良好抗裂性和高強(qiáng)度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相關(guān)論文以題為“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金屬材料頂級(jí)期刊《Acta Materialia》在線發(fā)表。 在該項(xiàng)工作中，研究人員設(shè)計(jì)了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用霧化合金粉末進(jìn)行3D打印制備。在沒有Si元素的情況下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制備過程中均易發(fā)生熱裂紋，平均裂紋密度隨Mg含量的增加而增大。發(fā)現(xiàn)在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能夠有效地抑制SLM過程中的熱裂紋，同時(shí)細(xì)化制備合金的微結(jié)構(gòu)，從而提高打印試樣的力學(xué)性能。 圖1：不同成分的打印樣品晶粒尺寸和形貌EBSD分析結(jié)果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶體學(xué)取向用倒極圖（IPF）表示。 圖2：Mg和Si元素對(duì)試樣斷裂行為的影響。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉應(yīng)力應(yīng)變曲線。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的斷口SEM圖像。 通過對(duì)合金成分的進(jìn)一步微調(diào)，研究人員設(shè)計(jì)了一種新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。這種新合金具有明顯的細(xì)化微觀組織，由亞微米胞體和胞體中存在的共晶Al3（Sc，Zr）納米粒子（2-15nm）和粒間Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直徑10-100nm）組成。打印試樣中形成了高密度的層錯(cuò)和獨(dú)特的9R相。試樣的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到497MPa和11%。經(jīng)過時(shí)效處理后，試樣的拉伸強(qiáng)度達(dá)到550MPa，塑性在8%～17%之間。除了固溶強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和納米顆粒強(qiáng)化外，高密度層錯(cuò)也有助于強(qiáng)化。 圖3：不同組分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印樣品的細(xì)晶區(qū)TEM圖像：（a1-2）合金4的胞狀結(jié)構(gòu)；（a3-4）合金的柱狀結(jié)構(gòu)；（b1-5）合金（b2）的胞狀結(jié)構(gòu)是（b1）的暗場(chǎng)圖像；（b3-4）合金的柱狀組織#5；圖（a2），（a4），（b2）和（b4）顯示了晶間共晶組織；（b5）是SLM-printed Alloy#5細(xì)胞的干HAADF圖像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相應(yīng)EDX圖譜。 圖4：（a）SLM打印合金#5時(shí)效前后的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。曲線“#5”表示打印合金#5；曲線“#5-HT1”表示360℃時(shí)效8h的合金#5；曲線“#5-HT2”表示300℃時(shí)效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2斷裂處拉伸試樣的透射電鏡顯示具有高密度位錯(cuò)和SFs的變形組織。（c）沿[001]方向的變形亞晶中滑移帶和滑移方向的HRTEM圖像。（d）在（-100）面上用（c）圖中標(biāo)記區(qū)域的傅里葉逆變換圖像顯示出高密度位錯(cuò)。 這項(xiàng)研究成果通過在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精細(xì)打印微觀組織，獲得了無裂紋的打印合金成分。隨后通過熱處理時(shí)效工藝引入高密度層錯(cuò)并細(xì)化晶粒，開發(fā)出了一種具有低熱裂敏感性和高強(qiáng)度的新型鋁鎂合金。這項(xiàng)工作提供了一種解決和消除SLM工藝中的冶金缺陷的鋁鎂合金成分設(shè)計(jì)方法和熱處理工藝，推動(dòng)了SLM制造技術(shù)的工程應(yīng)用。

本成果針對(duì)鎂合金生產(chǎn)與應(yīng)用過程中的關(guān)鍵問題，成功開發(fā)了鎂合金目標(biāo) 產(chǎn)品的集成應(yīng)用技術(shù)和循環(huán)利用技術(shù)，打通了目標(biāo)產(chǎn)品的合金開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、 材料加工、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品應(yīng)用和合金廢料返回利用的整個(gè)技術(shù)鏈條和循環(huán)過程。 主要?jiǎng)?chuàng)新成果為：1）發(fā)明了一批高品質(zhì)鎂合金。2）開發(fā)和發(fā)明了高質(zhì)量鑄造產(chǎn) 品高效環(huán)保加工技術(shù)和成套的型材擠壓技術(shù)，成功制備了世界上最大規(guī)格的中 空型材；大幅度提高了鑄件的成品率。3）首次創(chuàng)新開發(fā)了 “重質(zhì)夾雜逆向自凈 化”的“反向"過濾技術(shù)和成套裝備，攻克了過濾精煉能力快速衰減的國(guó)際難題。 4）建立了鎂合金材料及產(chǎn)品服役性能數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了專家預(yù)測(cè)系統(tǒng)及先進(jìn)的鎂 產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)，建成了國(guó)內(nèi)外第一個(gè)綜合性的“鎂合金材料替換設(shè)計(jì)及產(chǎn)品 應(yīng)用技術(shù)開發(fā)平臺(tái)"，解決了鎂產(chǎn)品推廣應(yīng)用中新材料和新產(chǎn)品脫節(jié)的瓶頸問題。 成功開發(fā)了 200余款（種）鎂合金及鑄造產(chǎn)品、300多種規(guī)格高品質(zhì)鎂合金 管型材和兩大系列鎂合金氣體保護(hù)熔鑄和廢鎂回收再生裝備，已在1000多萬輛 汽車得到成功應(yīng)用，并已成功裝備軌道交通工具及軍工關(guān)鍵裝備上。節(jié)能效益非 常明顯，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本項(xiàng)目針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中存在的鋁合金機(jī)匣變色、耐磨性不夠高等困擾企業(yè)多 年的技術(shù)難題，經(jīng)過工藝改進(jìn)和優(yōu)化，開發(fā)出了納米尺度陽極氧化新技術(shù)，解決 了鋁合金機(jī)匣變色的技術(shù)難題。近5年來，采用納米陽極氧化新技術(shù)處理的鋁合 金機(jī)匣40余萬件，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1200萬元，每年節(jié)約成本200萬元。同時(shí), 在節(jié)能排放方面產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。

催化劑技術(shù)的進(jìn)步關(guān)系到現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的興衰，其中酸、堿催化劑的使用涉及了三分之一以上的化工生產(chǎn)過程，廢水處理、設(shè)備腐蝕、固液殘?jiān)幚淼葐栴}，必須從技術(shù)源頭上才可能根本解決。本項(xiàng)目技術(shù)突破傳統(tǒng)分子篩類、金屬氧化物、酸堿性樹脂類“固體催化劑”的限制，設(shè)計(jì)開發(fā)了一系列酸或堿強(qiáng)度、密度可以調(diào)變的復(fù)合固體酸、固體堿催化劑，可以在較寬的反應(yīng)溫度條件下穩(wěn)定使用，覆蓋 60?300℃工況條件。一方面替代液體酸或揮發(fā)性酸（硫酸、磷酸、有機(jī)磺酸、氫氟酸、三氯化鋁等），或腐蝕性堿（苛性堿、醇?jí)A）、有機(jī)堿（胺）催化劑在傳統(tǒng)化工生產(chǎn)中的應(yīng)用；另一方面，利用固體成型獨(dú)特的物化性質(zhì)和工況適應(yīng)性，配套結(jié)構(gòu)型反應(yīng)器、催化精餾反應(yīng)器發(fā)展了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端化工成套技術(shù)。

成果描述：本成果研發(fā)出一款具有中介高Q值的微波介質(zhì)材料，主要參數(shù)滿足： 介電常數(shù)：45±5% Qf：≥35000 溫度系數(shù)：≈0 ppm/℃市場(chǎng)前景分析：該材料主要應(yīng)用于介質(zhì)加載的腔體濾波器中，可將傳統(tǒng)基于金屬腔的腔體濾波器體積縮小一半左右，在通信基站等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：目前國(guó)內(nèi)有兩三家企業(yè)在生產(chǎn)類似的產(chǎn)品，但與日本京瓷等公司的同類型產(chǎn)品在性能上還有一定的差距，本成果研發(fā)材料接近日本京瓷產(chǎn)品指標(biāo)，成本上有很大的優(yōu)勢(shì)。

本項(xiàng)目主要依托東北大學(xué)近十年來在加壓冶金裝備和超高強(qiáng)韌、耐蝕高氮不銹鋼品種開發(fā)方面的長(zhǎng)期技術(shù)積淀，投資工業(yè)化規(guī)模的加壓冶金裝備（一臺(tái)1噸的加壓感應(yīng)爐和一臺(tái)5噸的加壓電渣爐），聯(lián)合開發(fā)和生產(chǎn)超高強(qiáng)韌、耐蝕高氮不銹鋼材料系列，用于制造航空航天、軍工、高端裝備制造用高端軸承、海洋工程耐海水腐蝕部件、醫(yī)用生物材料、高端醫(yī)療工具、民用特種刀具、特種塑料模具和高端閥門等。目前該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng)。 高氮耐蝕塑料模具鋼M303、M333（0.1%N）和M340（0.2%N），其組織更均勻細(xì)小，同時(shí)具有最佳的拋光性能以及極佳的耐腐蝕性能、良好的韌性、加工性能和尺寸穩(wěn)定性，可高端耐蝕鏡面塑料模具市場(chǎng)需求。P900N（18Cr-18Mn-0.9N）和P900NMo（18Cr-18Mn-2Mo-0.9N）和P2000（16Cr-14Mn-3Mo-0.9N ）該類鋼具有高的屈服強(qiáng)度和塑性，良好的耐腐蝕性能特別是耐應(yīng)力腐蝕和低的導(dǎo)磁性能，強(qiáng)度級(jí)別更高的P900N、P900NMo和P2000在航母、潛艇和各種艦船上的大型電機(jī)用護(hù)環(huán)以及航母彈射器上用的護(hù)環(huán)制備中具有廣泛的應(yīng)用前景，同時(shí)P2000可以用與人體植入材料、以及高強(qiáng)緊固件。 Fe-Cr-Mn-N系高氮奧氏體不銹鋼（氮含量0.8-1.5wt%），其無磁性而大幅提高武器裝備的隱蔽能力和抗磁干擾能力，其優(yōu)良抗彈性能和高防護(hù)系數(shù)，同時(shí)兼有優(yōu)良的耐蝕性能，可作為兩棲坦克的高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料和兩棲裝甲的理想防護(hù)材料，為裝甲鋼方面的發(fā)展添加了一條新途徑。Fe-Cr-Ni-N體系的高氮不銹鋼具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕性能和高的屈服強(qiáng)度，可應(yīng)用于壓力水（PWR）和沸騰水（BWR）核反應(yīng)的冷卻材料。因此，在核動(dòng)力航母和核潛艇上也將有潛在的應(yīng)用。目前東北大學(xué)已成功開發(fā)出制備超高強(qiáng)韌、耐蝕高氮不銹鋼的加壓冶金關(guān)鍵設(shè)備和核心工藝技術(shù)，并實(shí)驗(yàn)室規(guī)模成功制備性能優(yōu)異的高氮馬氏體不銹鋼Cronidur30、M303、M333和M340，高氮奧氏體不銹鋼P(yáng)900N、P900NMo和P2000等，已經(jīng)基本完成了航空用軸承、高端耐蝕塑料模具、生物植入器件和高強(qiáng)緊固件等用材料的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模試制。

近年來，食品安全、環(huán)境污染、大規(guī)模傳染性疾病等威脅到人類身體健康和生命安全的問題頻發(fā)，社會(huì)各界高度關(guān)注。應(yīng)對(duì)這些影響人類健康和生命安全的社會(huì)公共問題，發(fā)展快速高靈敏的檢測(cè)技術(shù)顯得尤為重要。我們研究組長(zhǎng)期從事生物芯片檢測(cè)技術(shù)研究，可以在直徑為3~5英寸基片上生長(zhǎng)出均勻的納米基底，適于大規(guī)模生產(chǎn)，其表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）的增強(qiáng)因子高達(dá)十的九次方。生產(chǎn)出的基片重復(fù)度高，可用于生化分子檢測(cè)快捷（檢測(cè)時(shí)間小于1分鐘）。幾年來，我們開發(fā)出了一系列不同的基底和檢測(cè)平臺(tái)，并將其用于病毒、病菌、毒素和藥物等的檢測(cè)，取得了多項(xiàng)美國(guó)專利，可彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)生物檢測(cè)芯片發(fā)展緩慢的不足