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本團(tuán)隊(duì)基于電磁冶金領(lǐng)域二十余年的積累，掌握了銅合金領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術(shù)，開發(fā)出易偏析銅合金合金超細(xì)化與均質(zhì)化連鑄技術(shù)、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術(shù)等一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破、顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 本團(tuán)隊(duì)基于電磁冶金領(lǐng)域二十余年的積累，掌握了銅合金領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術(shù)，開發(fā)出易偏析銅合金合金超細(xì)化與均質(zhì)化連鑄技術(shù)、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術(shù)等一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于高強(qiáng)高導(dǎo)高彈銅合金領(lǐng)域如銅鉻鋯合金、銅鎳錫合金、銅鈦合金、銅碲合金及超高純無氧銅的規(guī)模化制備等都取得較好的效果。 1）銅鉻鋯非真空熔煉-電磁連鑄技術(shù) 由于鉻、鋯元素和氧的親和力較大，所以合金元素的燒損是銅鉻鋯合金的熔煉必須解決的問題。本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在銅合金熔煉，特別是銅鉻鋯合金的非真空熔煉方面，開展了近20年的研究，開發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非真空熔煉連鑄技術(shù)、成分穩(wěn)定控制技術(shù)、合金熔體潔凈化技術(shù)等，獲授權(quán)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利近20項(xiàng)。本團(tuán)隊(duì)已在完成中試級(jí)表面光滑、內(nèi)部致密無裂紋、成分均勻的全等軸晶銅鉻鋯棒線材，鑄態(tài)宏觀晶粒度經(jīng)上海材料研究所測定為M-9.0級(jí)。此外，本團(tuán)隊(duì)從前期研究中，從塑形變形工藝和熱處理工藝角度，提出采用多道次連續(xù)擠壓及熱處理工藝優(yōu)化銅鉻鋯合金想性能的方法，并成功將銅鉻鋯棒材性能的抗拉強(qiáng)度提高到654MPa，斷后延伸率為13.5%，且電導(dǎo)率還能保持在79.3%IACS；這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2017年電車線用銅鉻鋯合金線材國家標(biāo)準(zhǔn)的性能要求：抗拉強(qiáng)度＞570MPa，塑性＞3%，電導(dǎo)率＞75%IACS。相關(guān)技術(shù)已與世界五百強(qiáng)新興際華集團(tuán)下屬新興發(fā)展集團(tuán)有限公司達(dá)成1800萬元專利轉(zhuǎn)讓。 2）高均質(zhì)超細(xì)晶電磁連鑄技術(shù) 傳統(tǒng)連鑄制備過程中多元銅合金如銅鉻鋯合金等常存在組織粗大、成分偏析等問題，這將會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的材料加工過程，導(dǎo)致在后續(xù)的軋制，擠壓等工藝過程中很容易產(chǎn)生軋制裂紋等缺陷。本團(tuán)隊(duì)開發(fā)的電磁場連鑄過程易偏析合金超細(xì)化與均質(zhì)化調(diào)控技術(shù)，能在連鑄過程中，充分?jǐn)嚢枞垠w，均勻化凝固前沿溫度，實(shí)現(xiàn)易偏析合金的超細(xì)化與均質(zhì)化。該技術(shù)已被應(yīng)用于銅鎳錫合金的連鑄中，實(shí)現(xiàn)了該合金連鑄制備的超細(xì)化和均質(zhì)化，所制備全等軸晶銅鎳錫合金鑄態(tài)組織宏觀晶粒度達(dá)到M-10.0級(jí)。目前該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)中試級(jí)百米長度的連續(xù)電磁鑄造，且已與寧波博威、上海中船重工711研究所、銅陵金威、溫州元鼎等開展合作。進(jìn)一步將該技術(shù)推廣于銅碲、銅鐵、銅鈦的連鑄，均取得了極為優(yōu)異的細(xì)晶、表面光潔、成分均勻的連鑄效果。 3）超高純無氧銅電磁連鑄技術(shù) 金屬材料純凈度是提高其力學(xué)和電學(xué)等綜合性能的關(guān)鍵因素，是制備高品質(zhì)金屬材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高端金屬材料中夾雜物和氣泡對材料性能影響巨大，許多高端金屬材料的開發(fā)都取決于這類缺陷的控制水平。本團(tuán)隊(duì)參與開發(fā)的金屬連鑄多模式定制磁場凈化技術(shù)，已成功應(yīng)用于高純高導(dǎo)無氧銅材料的制備，可將銅中氧含量中降低3ppm以下，達(dá)到目前世界無氧銅的最高標(biāo)準(zhǔn)——美國ASTM≤3ppm。與此同時(shí)，該高純無氧銅的電導(dǎo)率高達(dá)100.1%IACS，目前已全面取代進(jìn)口并用于我國蘭州重離子加速器、散裂中子源大科學(xué)裝置、美國Michigan大學(xué)FRIB裝置等重大科學(xué)裝置建設(shè)。該項(xiàng)技術(shù)已獲得2015年度上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，2015年度教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，2015年度教育部技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。目前該技術(shù)已與福建紫金銅業(yè)、上海上大眾鑫科技發(fā)展有限公司、寧波興業(yè)、寧波金田等開展深入合作。

技術(shù)背景：通過稀土與鋅交互作用促進(jìn)非基面滑移，提高合金塑形；通過 減少析出相與基體的電位差，提高合金耐蝕性，開發(fā)了高韌耐 腐蝕JDM1鎂稀土合金。技術(shù)水平： JDM1鎂稀土合金具有綜合力學(xué)性能(強(qiáng)度與韌性)、鑄造工 藝性能和接近鋁合金的耐腐蝕性能。 該技術(shù)獲2010年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)， 授權(quán)專利2項(xiàng)。應(yīng)用領(lǐng)域：? 航空、航天輕質(zhì)構(gòu)件 ? 汽車車架、輪轂等輕質(zhì)構(gòu)件? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋/缸體 

鎂合金是作為一種輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽效果好、鑄造性能優(yōu)良和加工性能好的優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用前景。在鎂合金產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中，稀土往往作為制備過程中的優(yōu)化劑來改善合金的熔體純凈度、晶粒細(xì)化度及產(chǎn)品外觀質(zhì)量，同時(shí)可大幅度提升合金的強(qiáng)度與延伸率。但是目前普遍使用的稀土鎂合金強(qiáng)度低導(dǎo)熱性能差，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)具有高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度的鎂合金對于擴(kuò)大鎂合金在 5G 通信、3C 器件及汽車產(chǎn)品等需要高散熱領(lǐng)域的應(yīng)用，具有極其重要的意義。 高導(dǎo)熱高強(qiáng)度鎂合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金屬，Nd 的添加可以改善合金的熔體純凈度、晶粒細(xì)化度及產(chǎn)品外觀質(zhì)量，并有效析出基體中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的導(dǎo)熱性能和力學(xué)強(qiáng)度。鎂合金的導(dǎo)熱性能可以通過導(dǎo)熱率來體現(xiàn)，力學(xué)性能可以通過抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度體現(xiàn)。高的導(dǎo)熱性能可以保證合金在散熱器件領(lǐng)域的熱導(dǎo)性能指標(biāo)，使器件可以具有較快的熱量傳輸能力，使設(shè)備內(nèi)部熱量及時(shí)排出;高的力學(xué)強(qiáng)度可以保證合金作為結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能指標(biāo)，使其作為結(jié)構(gòu)件更為可靠。相較于傳統(tǒng)鎂合金，團(tuán)隊(duì)通過添加 Nd 稀土元素可以有效提升鎂合金的導(dǎo)熱性能和力學(xué)強(qiáng)度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化鎂合金的織構(gòu)，提升鎂合金各晶粒之間的協(xié)調(diào)能力:而且 Nd 在鎂合金成型過程中可以與 Zn 原子結(jié)合形成熱穩(wěn)定的第二相，促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶提升鎂合金的強(qiáng)度:此外，Nd 元素的添加會(huì)與基體中的 Zn 元素結(jié)合，減弱基體中的晶格畸變，提升鎂合金的熱導(dǎo)率。

1J79 冷軋帶鋼 0.1～0.5×100mm 1J85產(chǎn)品特點(diǎn)：具有高的初始磁導(dǎo)率。 用途：在弱場中工作的各種變壓器、互感器、磁放大器。軛流圈鐵芯及磁屏蔽等。 1J50冷軋帶鋼 0.05～1.0×100～200 特點(diǎn)：具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率。 用途：在中等磁場中工作的各種變壓器、繼電器、電磁離合器鐵芯。 4J29鐵鎳鈷玻封合金 特點(diǎn)：在－60＋400℃溫度范圍內(nèi)具有一定的線膨脹系數(shù)，能與硬玻璃進(jìn)行匹配牢固對接。 用途：適用于發(fā)射管、振蕩管、引燃管、晶體管、繼電器外殼等電真空器件。 規(guī)格：冷軋帶鋼 0.1～1.0×100mm 4J42鐵鎳玻材合金帶材 5J11、5J18、5J23 熱雙金屬帶材

中國生產(chǎn)的鎳氫電池性能與國外相比差距還很大，這是由于工藝設(shè)備落后、材料性能較差等原因造成的，電池的一致性、穩(wěn)定性均有待提高。日本稀土貯氫合金全部采用片鑄(Strip Casting)工藝生產(chǎn)，我國則全部采用模鑄(Mold Casting)工藝生產(chǎn)。在國家“八六三”計(jì)劃支持下，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土貯氫合金的鑄片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，達(dá)到日本同期水平。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有：（1）可以提高稀土貯氫合金的比容量。相同成分的稀土貯氫合金采用模鑄工藝生產(chǎn)比容量為320mAh/g，如果采用片鑄工藝生產(chǎn)則比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金需要10-15個(gè)完全沖放周期才能達(dá)到最大吸氫量，片貯工藝則只需要2-3個(gè)完全沖放周期。（3）抗氧化、耐腐蝕、壽命長。片鑄工藝生產(chǎn)的相同成分稀土貯氫合金比模鑄工藝生產(chǎn)的抗氧化和耐腐蝕性能好，使用壽命長200個(gè)循環(huán)周期；（4）可以降低原材料成本。例如生產(chǎn)比容量為320mAh/g的稀土貯氫合金，采用片鑄工藝可以大幅度降低金屬鈷，降幅達(dá)到30%-50%；（5)能耗降低。片鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金全部有均勻細(xì)小的柱狀晶組成、相分布均勻、偏析降低到最低限度、沒有富錳析出，不需要熱處理。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金偏析嚴(yán)重、富錳相析出，因此需要熱處理來消除或減弱。 LaNi5型稀土貯氫合金是1969年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)的，它具有電化學(xué)容量高、循環(huán)工作壽命長、對電解液有良好的耐蝕性、對過充電時(shí)正極產(chǎn)生的氧要有良好的耐氧化性、電催化活性高、反應(yīng)阻力（氫過電壓）小、氫擴(kuò)散速率大、電極反應(yīng)可逆性好、在電池工作溫度范圍（-20～+60）內(nèi)有合適的氫平衡分解壓、無污染。稀土貯氫合金的重要應(yīng)用是它可以被用作鎳氫電池的陰極材料。鎳氫電池與傳統(tǒng)的鎳鎘電池相比，其能量密度提高兩倍，廣泛應(yīng)用于能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個(gè)方面，如筆記本電腦、計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、收錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、通訊器材、電動(dòng)工具、混合動(dòng)力汽車等。

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陳國良院士的研究組在863及國家自然科學(xué)基金支持下，以創(chuàng)新的發(fā)展高溫TiAl合金新思路，在國內(nèi)外首次成功發(fā)展出有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高Nb 高溫TiAl合金。該合金具有以下優(yōu)點(diǎn)： 高溫強(qiáng)度和使用溫度與先進(jìn)渦輪盤用變形鎳基高溫合金相同，比重比鎳基高溫合金小一半，減重效果達(dá)50%。 比普通TiAl合金的使用溫度高60-100℃，強(qiáng)度高400～500 Mpa。 成分特點(diǎn)：高鈮低鋁（7/10Nb,￡45Al）提高熔點(diǎn)和組織穩(wěn)定性、高鈮固溶強(qiáng)化及少量W、Hf、Mn、C、B、稀土等復(fù)合強(qiáng)化強(qiáng)化。   該項(xiàng)目先后獲得部級(jí)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)和部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)各三項(xiàng)。在高鈮的強(qiáng)化作用和機(jī)制，形變誘導(dǎo)晶界結(jié)構(gòu)和有序結(jié)構(gòu)變化，形變孿晶和孿晶交截機(jī)制，層錯(cuò)能和超位錯(cuò)分解寬度研究等方面都有創(chuàng)造性成果。得到一項(xiàng)高鈮鈦鋁合金專利，申請專利2項(xiàng)，發(fā)表文章約100篇。

新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價(jià)格及成本，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)化工催化及新能源電催化領(lǐng)域。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 90%的化工品生產(chǎn)需要高性能催化劑，清潔能源汽車及燃料電池的商業(yè)化也離不開高性能催化劑。然而，現(xiàn)有商用催化劑一般為貴金屬（價(jià)格昂貴）或簡單合金（性能及穩(wěn)定性差），無法實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的催化過程及清潔能源利用。 新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價(jià)格及成本，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)化工催化及新能源電催化領(lǐng)域。 以化工催化中氨氣氧化制硝酸為例，工業(yè)界使用貴金屬PtPdRh催化劑網(wǎng)格，價(jià)格高昂，并且反應(yīng)溫度為900℃。使用納米分散的高熵合金催化劑（PtPdRhCoCe）,整體貴金屬用量減小90%以上，且反應(yīng)溫度降低200℃，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)異及高度穩(wěn)定。 因此，通過針對不同反應(yīng)進(jìn)行高熵合金催化劑的開發(fā)，有望代替貴金屬催化劑，大大提升反應(yīng)活性及能源效率及產(chǎn)品產(chǎn)出率等。

在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 200 余篇，申請中國發(fā)明專利 65 件，授權(quán)發(fā)明專利 22 件。2010 年相關(guān)塊體非晶復(fù)合材料韌化的工作被 Nature-Asia Materials 做專題評述，多項(xiàng)其它工作還被 Science，Materials Today，Nature 等學(xué)術(shù)雜志做專題評述以及其它世界各國媒體報(bào)道。在新一代超高強(qiáng)鋼和先進(jìn)耐熱鋼研究上取得了國際水平的研究成果，其中關(guān)于超高強(qiáng)鋼的成果被國際權(quán)威給予很高的評價(jià)，同時(shí)被科技部評為“2017 年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”并在央視新聞聯(lián)播報(bào)道。 超高強(qiáng)鋼； 先進(jìn)高熵合金； 塊體非晶合金； 非晶納米晶軟磁合金； 非晶態(tài)耐磨耐蝕合金； 非晶與高熵合金釬焊材料； 高熵合金生物材料； 高強(qiáng)耐蝕鎂合金。

在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 200 余篇，申請中國發(fā)明專利 65 件，授權(quán)發(fā)明專利 22 件。2010 年相關(guān)塊體非晶復(fù)合材料韌化的工作被 Nature-Asia Materials 做專題評述，多項(xiàng)其它工作還被 Science，Materials Today，Nature 等學(xué)術(shù)雜志做專題評述以及其它世界各國媒體報(bào)道。在新一代超高強(qiáng)鋼和先進(jìn)耐熱鋼研究上取得了國際水平的研究成果，其中關(guān)于超高強(qiáng)鋼的成果被國際權(quán)威給予很高的評價(jià)，同時(shí)被科技部評為“2017 年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”并在央視新聞聯(lián)播報(bào)道。超高強(qiáng)鋼；先進(jìn)高熵合金；塊體非晶合金；非晶納米晶軟磁合金；非晶態(tài)耐磨耐蝕合金；非晶與高熵合金釬焊材料；高熵合金生物材料；高強(qiáng)耐蝕鎂合金。