科研人員切磋有色金屬布局材料的研究近況 和手藝 趨向

3月30、31日，由中國有色金屬學(xué)會和河南科技年夜 學(xué)配合 主辦的“第二屆全國有色金屬構(gòu)造 材料制備/加工及運用 手藝 交換 會”在古都洛陽召開。為期兩天的會議交換 中，近400名預(yù)會 的科研人員切磋了有色金屬構(gòu)造 材料的研究近況 和手藝 趨向 ，交換 了構(gòu)造 材料的合金制備與材料加工和 材料的運用 手藝 ，并分享了最近幾年來在產(chǎn)、學(xué)、研、用方面的科研攻關(guān)的功效 與經(jīng)驗。

今朝 較為普遍的不雅 點認(rèn)為，研制開辟 出具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐磨損、耐侵蝕 等機能 的構(gòu)造 材料，是新一代高機能 構(gòu)造 材料成長 的主要偏向 ?；谏鲜隹可?，在此次 手藝 交換 舉動中，32名專家學(xué)者憑據(jù) 各自研究特長 ，在鋁、鎂、銅、鈦等金屬材料和 復(fù)合材料范疇 作了30多場出色 、深切 的專業(yè)講述。為交換 材料范疇 最近幾年來具有立異 性的科技功效 和運用 功效 ，增進 行業(yè)各項新手藝 、新工藝的研發(fā)、推行 和運用 ，現(xiàn)將部門講述內(nèi)容進行收拾整頓并摘登，以饗讀者。

金屬節(jié)制 凝固與節(jié)制 成形加工新工藝謝建新中國工程院院士、北京科技年夜 學(xué)傳授

材料的制備加工是決議其使用機能 的主要 身分 之一，也是材料科學(xué)與工程的主要 構(gòu)成 部門。最近幾年來，高新手藝 的成長 對材料的使用機能 要求愈來愈 高，是以 ，實現(xiàn)“三高兩低”的手藝 路子 ，縮短傳統(tǒng)出產(chǎn)工藝流程，簡化工藝環(huán)節(jié)，開辟 短流程新工藝就成為材料制備加工的重點研發(fā)偏向 。

此舉合適節(jié)能降耗、提高出產(chǎn)效力 的要求，有助于開辟 全新的制備與成形加工手藝 ，例如3D打印；成長 進步前輩的制備加工手藝 ，如智能化制備加工手藝 ，實現(xiàn)組織機能 與構(gòu)形的全進程 正確 節(jié)制 ，提高傳統(tǒng)材料的使用機能 ，開辟 高附加值產(chǎn)物 。

在鑄造、加工和熱處置全進程 中，對金屬的“凝固-形變-相變-組織機能 -工藝”的交互感化 與遺傳演化，實行 協(xié)同正確 節(jié)制 ，成長 加工新工藝新手藝 ，實現(xiàn)金屬材料/構(gòu)件的高機能 化、傳統(tǒng)加工工藝的短流程化、脆性難加工材料的可加工化是主要 成長 趨向 。

我國銅資本 平安 問題凸起 ，資本 匱乏，可采儲量約3000萬噸，僅占全球的4.5％；2021年我國銅損耗量跨越 1150萬噸，占全球40％以上，另外 ，2021年以來，我國銅資本 進口依靠 度高達(dá)75％以上，是以 ，開辟 銅鋁復(fù)合材料將有益 于降本增效，增進 行業(yè)健康成長 。

可推動 以鋁節(jié)銅。一是替換 純銅扁排，我國扁排年需求量約100萬噸，個中 電力工業(yè)40萬噸，建筑范疇 40萬噸，冶金、化工、交通運輸、制造等范疇 20萬噸。90％以上可用銅包鋁復(fù)合扁排替換 。另外 ，在高新手藝 范疇 ，降本錢 、減重量的需求一樣 非分特別 強烈，銅包鋁復(fù)合扁排用于新能源（風(fēng)電、光伏）等范疇 ，有助于下降 本錢 ，提拔 計謀 新興工業(yè)的競爭力；用于高鐵、年夜 飛機等現(xiàn)代交通范疇 ，有益 于減重，下降 能耗，以空客A380客機為例，每架使用銅包鋁復(fù)合扁排1噸，可減重1.2噸，結(jié)果 顯著；二是替換 純銅扁線等，我國的電纜、電磁扁線今朝 年用量約350萬噸，可替換 量約為100萬噸。若采取 銅包鋁替換 純銅，有益 于年夜 幅減輕繞組、架線、運輸重量。而且年夜 規(guī)格電纜、年夜 型電力變壓器、特種變壓器繞組線都可用銅包鋁替換 。

銅鋁復(fù)合材料的成長 離不開進步前輩手藝 支持 。雙金屬軋制容易發(fā)生 邊部高附加拉應(yīng)力，致使 軋制邊裂缺點 。以銅鋁復(fù)合材料連鑄直接復(fù)合新工藝為例，其針對銅和鋁機能 差別 年夜 的特點，開辟 了特種孔型軋制、強迫 潤滑拉拔手藝 ，沖破 了雙金屬調(diào)和 變形的困難 ；開辟 了銅鋁復(fù)合材料軋制加工-拉拔工藝和全套裝備。

鞭策 我國材料進步前輩制備與成形加工手藝 的成長 ，成長 金屬材料節(jié)制 凝固與節(jié)制 成形的新道理 與新方式 ，可以知足 高新手藝 成長 與國防扶植 的需求；成長 合適 于工業(yè)運用 的金屬材料節(jié)制 凝固與節(jié)制 成形手藝 原型，可以或許 知足 傳統(tǒng)構(gòu)造 材料向高機能 化、復(fù)合化、構(gòu)造 功能一體化成長 的需求，有助于成長 制備加工共性要害 手藝 ，沖破 高機能 金屬材料短流程制備加工及高質(zhì)量工業(yè)運用 要害 手藝 沖破 。

綠色之鎂——上海交年夜 的實踐丁文江中國工程院院士、上海交通年夜 學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院傳授

鎂是一種主要 的金屬材料，我國的鎂資本 富厚，而稀土是我國的優(yōu)勢資本 。既然有資本 優(yōu)勢，怎樣 把資本 優(yōu)勢化為手藝 優(yōu)勢，然后再把手藝 優(yōu)勢釀成 經(jīng)濟優(yōu)勢，這就是需要我們斟酌 的。

我們?nèi)缃?做的工作主如果 用稀土革新 鎂，用稀土來實現(xiàn)鎂的高強、耐熱。鎂與稀土連系 ，可以實現(xiàn)周全 的機能 優(yōu)化。其比重低、比強度高、吸振降噪、電磁屏障 、容易收受接管 。鎂稀土合金具有高強、高韌、耐蝕、耐熱的特征 。

其研究功效 主要包孕 以下四個方面：一是材料研究有所進展。探清楚明了 鎂燃燒機制和鎂易侵蝕 的緣由 ，找到了高校析出強化相，解釋了長周期有序構(gòu)造 構(gòu)成 的需要 前提 ；二是工藝手藝 有所沖破 。研發(fā)了鎂稀土中心合金低本錢 制造手藝 、鎂稀土合金熔體的純凈化手藝 、鎂合金砂型緊密鑄造手藝 和超聲陽極氧化皮相處置手藝 及裝備；三是要害 主要 部件運用 有所拓展。創(chuàng)制了5種高機能 鎂合金，開辟 了多種新工藝和裝備，研制了50余種鎂部件，今朝 正在進行研制的有：武裝直升機主機匣、地地導(dǎo)彈艙體、V6汽車發(fā)念頭 缸體、打飛機座椅骨架等；四是鎂功能材料研究獲得 新成長 。在能原材料方面有所沖破 ，例如納米核殼構(gòu)造 MgH2儲氫材料、鎂離子可充電儲能材料及其系統(tǒng)?？山到怄V基人體內(nèi)植入材料及其器件，例如心臟支架、骨釘骨板、神經(jīng)導(dǎo)線等，和 鎂基氫致變色材料及其系統(tǒng)。

另外 ，在JDZM阻燃合金、JDM1高韌耐蝕合金、JDM2高強合金等材料的研究方面獲得 了一系列進展，并在共電解制備Mg-RE中心合金、鎂稀土合金深度凈化、超聲陽極氧化與裝備等方面實現(xiàn)了手藝 沖破 。

要秉承 “立異 驅(qū)動成長 ”的理念，并連系 學(xué)科成長 近況 闡發(fā)了成長 立異 轉(zhuǎn)型的要害 問題，把材料運用 設(shè)計與中國制造2050相連系 ，存眷 制造業(yè)成長 。應(yīng)依托優(yōu)勢資本 ，構(gòu)成 綠色工業(yè)；增強 根本研究，創(chuàng)制中國品牌；系統(tǒng)集成手藝 ，提高附加價值；組建產(chǎn)學(xué)同盟 ，增進 延續(xù) 成長 。

銅鋁層狀復(fù)合材料半熔態(tài)軋制手藝 及運用 謝佩服 河南科技年夜 學(xué)副校長

我國是鋁工業(yè)年夜 國，也是銅材消費年夜 國，可是我國銅資本 匱乏，跨越 75%的銅原料需要進口，供需矛盾日趨 加重 /最近幾年來，國度 年夜 力支持銅鋁復(fù)合材料的成長 。2021國度 天然 科學(xué)基金委將“有色金屬材料設(shè)計、制備、加工和運用 中的要害 問題”；“多維、多標(biāo)準(zhǔn) 、多條理 構(gòu)造 合適材料的優(yōu)化設(shè)計道理 及制備方式 ”作為重點支持項目。

銅鋁復(fù)合材料是信息手藝 、新能源等工業(yè)進級 換代的根本原材料，在信息手藝 范疇 ，能有用 下降 鋁鍍銅帶來的污染，節(jié)材減重；在新能源范疇 ，其節(jié)能環(huán)保，是散熱元件、電動汽車動力電池散熱板的最好 選擇；在建筑裝潢 行業(yè)，銅幕墻、銅門等復(fù)合材料可替換 純銅材料，勤儉 材料，下降 本錢 。另外 ，以鋁代銅、以鋁代鈦有益 于優(yōu)化國度 資本 構(gòu)造 ，鞭策 有色金屬資本 構(gòu)造 和工業(yè)構(gòu)造 調(diào)劑 。

今朝 ，國表里 復(fù)合材料研究熱門 主要集中在制備工藝、復(fù)公道 論和連系 機制研究、雙金屬復(fù)合材料界面研究、銅鋁層裝復(fù)合材料半熔態(tài)鑄軋復(fù)合手藝 和 推行 運用 存在的手藝 瓶頸等方面。

復(fù)合材料的成長 趨向 主如果 以下兩點：1、 異種金屬復(fù)合材料界面構(gòu)造 、界面適配、界面調(diào)控機制研究?；诜稚⒗碚摵湍芰繉W(xué)說，研究界面分散與界面相變行動 ，創(chuàng)設(shè)分散動力學(xué)模子 及分散層厚度與制備工藝變量之間的聯(lián)系關(guān)系 性關(guān)系；切磋異種金屬層狀復(fù)合進程 中界面構(gòu)造 演化 、界面化合物構(gòu)成 的熱力學(xué)及動力學(xué)前提 ，界面化合物發(fā)展 節(jié)制 準(zhǔn)則；基于界面層厚度與復(fù)合材料機能 的適配性研究，創(chuàng)設(shè)基于分歧 服役機能 要求的定制化界面調(diào)控機制；沖破 異種金屬復(fù)合加工的界面適配、缺點 節(jié)制 等要害 手藝 。

2、 寬幅異種金屬層狀復(fù)合材料協(xié)同變性機制?；跀?shù)值摹擬 手藝 和異種金屬協(xié)同變形進程 中多聯(lián)系關(guān)系 對象熱傳導(dǎo)分散機理，索求 異種金屬變形進程 中應(yīng)力場、溫度場、流變場散布 、協(xié)同再結(jié)晶機制及界面構(gòu)造 演化 機理；展開 軋制工藝和熱處置工藝參數(shù)與異種金屬復(fù)合材料加工協(xié)同變形、再結(jié)晶及織構(gòu)答復(fù) ，組織、機能 不亂 性的聯(lián)系關(guān)系 性研究，提出協(xié)同變形與再結(jié)晶的臨界前提 ，構(gòu)建寬幅異種金屬層狀復(fù)合材料深加工工藝準(zhǔn)則。

超輕鎂鋰合金在航空航天等范疇 的運用 肖陽中鋁鄭州輕金屬研究院輕金屬材料研究所所長

鎂鋰合金是今朝 最輕的金屬構(gòu)造 材料，它由最輕的金屬鋰和最輕的構(gòu)造 金屬鎂組合而成，具有超輕、高比強度，高比模量和 優(yōu)良 的剛性。

鎂鋰合金是最具減重潛力的金屬構(gòu)造 材料，超輕鎂鋰合金的使用，將有助于實現(xiàn)構(gòu)造 減重，提高靈活 性和靈活性。其具有精良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱機能 ，這是其它非金屬輕質(zhì)材料所沒法 對比 的；具有凸起 的減震機能 。鎂鋰合金具有較年夜 的內(nèi)訌 系數(shù)，而內(nèi)訌 系數(shù)的凹凸 解釋材料在發(fā)生震動時能將更多的能量損耗于金屬內(nèi)部，從而到達(dá) 減震結(jié)果 ，提高裝備 的靠得住 性，同時可以起到降噪感化 ；具有優(yōu)良 的電磁屏障 機能 ?？梢允?裝備 的平安 性、精確性獲得 年夜 幅提高，是其它材料沒法 替換 的；具有優(yōu)良 的焊接性，焊接機能 是材料的主要 指標(biāo)，焊接毗鄰 牢靠 、不亂 、靠得住 ，是永遠(yuǎn) 性毗鄰 ，可減輕構(gòu)造 重量，簡化加工與裝配工序等，可采取 TlG焊、激光焊接、攪拌磨擦 焊接等，手藝 均已成熟；精良的機械加工及冷成型能力。常規(guī)鎂合金都是熱加工成型，不克不及 冷加工，但鎂鋰合金是可以冷加工的，而且 冷加工機能 很是優(yōu)良 ，冷軋總加工率可達(dá)90％，可以或許 進行室溫沖壓成型，且制品 率在90％以上。另外 ，鎂鋰合金可100％收受接管 ，收受接管 的金屬資本 可以從新 投入社會進行產(chǎn)物 配件的出產(chǎn)。

對減重有急迫 需要的范疇 如航空航天、兵器 裝備、3C產(chǎn)物 及其他平易近 用范疇 對 鎂鋰合金的需求一日千里 。

在航天范疇 ，構(gòu)造 減重可謂“克克計較”，航天飛機重量每減輕1kg，發(fā)射本錢 費用便可 削減 1.5萬美元；在兵器 裝備范疇 ，戰(zhàn)役 機重量若減輕15%，則可縮短飛機滑跑距離接觸5%，增添 航程20%，提高有用 載荷30%；在其他平易近 用范疇 ，如汽車等，汽車車身每下降 100kg，二氧化碳排放量可削減 9g。

制備手藝 的接續(xù)提高 使超輕鎂鋰合金成為幻想 的構(gòu)造 減重材料。鎂鋰合金能為我國的火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、空間站、軍機、雷達(dá)等進行年夜 幅度減重，解決輕質(zhì)材料制約我國兵器 成長 瓶頸問題。

新型鋁鎂硅鋅合金助汽車車身減重張永安，閆麗珍北京有色金屬研究總院

傳統(tǒng)汽車每減重100kg，百千米 油耗可下降 0.3～0.6k，CO2排放量可削減 5g/km。在歐洲CO2排放量中，裝載傳統(tǒng)內(nèi)燃機得乘用車占到12%，2007年單車評論排放量158.7g/km，2021年節(jié)制 方針為單車130g/km。照此推算，單車平均油耗需要節(jié)制 在5.6L/100km，2021年的節(jié)制 方針為95g/km。

汽車輕量化合適節(jié)能減排要求，也將是將來 汽車業(yè)成長 的一年夜 重點攻關(guān)項目。在汽車整體構(gòu)造 中，車身重量約占30%，車身的輕量化舉足輕重，而車身板材料的開辟 尤其 要害 。今朝 ，車身板材減重主要使用輕質(zhì)鋁合金。

汽車鋁合金籠蓋 件的成長 履歷 了2系鋁合金，5系鋁合金和6系鋁合金，2系具有精良的焊接機能 和鑄造 性，強度高?？墒浅尚涡暂^差，耐侵蝕 性較差，烤漆時效響應(yīng)速度慢，作為車身表里 籠蓋 件，其運用 顯著 受限；5系成形性高，但強度低，沖壓進程 易發(fā)生 “橘皮”和滑移線等皮相缺點 ，烤漆進程 伴隨 軟化現(xiàn)象，合用 于內(nèi)籠蓋 件，但外籠蓋 件運用 受限；6系鋁合金T4態(tài)具有精良的成形性，烤漆后強度較高，沖壓進程 不容易 發(fā)生 呂德斯帶，耐蝕性及焊接性優(yōu)于2系鋁合金，而且 與現(xiàn)有汽車車身出產(chǎn)系統(tǒng) 相匹配，是以 6系鋁合金被認(rèn)為是汽車車身用最有前景的鋁合金，也是研制難度最年夜 的車用鋁合金。

6000系鋁合金板材及汽車籠蓋 件的制造需顛末熔鑄、扒皮、平均 化處置、熱軋、批退火、冷軋、固溶處置、鋸切、清洗等流程，是以 ，若何 包管 板材成形時具有優(yōu)秀 的延展性和較低的強度，和 若何 確保快速時效到達(dá) 盡量 高的強度程度 是其運用 的兩年夜 難點。

一種添加Zn的新型Al-Mg-Si合金合適高成形性和快速時效響應(yīng)協(xié)同要求，經(jīng)實驗 驗證，鋅的添加對合金固溶態(tài)和預(yù)時效態(tài)的屈就 強度均無影響，提高了合金的烤漆硬化性。該新型合金體現(xiàn)出了精良的成形機能 和烤漆硬化性。

金屬基復(fù)合材料在軌道交通中運用 前景廣漠趙鴻金江西理工年夜 學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長

最近幾年來，我國年夜 力支持成長 軌道交通，以高鐵為例，軌道交通材估中 觸及 有色金屬材料的主要部件是車體、車門、內(nèi)裝，另外 在剎車片、受電弓、接觸網(wǎng)等構(gòu)造 中有使用。

今朝 車體經(jīng)常使用 材料有：不銹鋼、鋁合金、高強度耐候鋼、防水涂料、降噪材料，將來 成長 偏向 是年夜 型空心薄壁鋁材、碳素纖維、復(fù)合材料；車門經(jīng)常使用 材料有：不銹鋼、鋁合金、玻璃鋼、防水材料，將來 成長 材料將是泡沫鋁；內(nèi)裝以鋁合金、鎂合金等輕金屬，玻璃鋼、PC等高份子 材料，橡膠材料，減振材料，膠貼劑，將來 將以中空的瓦楞鋁板等復(fù)合材料，鋁蜂窩板等蜂窩材料為主。

接觸網(wǎng)分為剛性和柔性兩種，剛性接觸網(wǎng)主要使用Cu-Mg、Cu-Cr-Zr材料，剛性接觸網(wǎng)與柔性接觸網(wǎng)比擬 具有所需地道 凈空小、維修輕易 、運行平安 、變亂 率低、經(jīng)濟合算等優(yōu)勢，剛性接觸網(wǎng)的普遍 運用 是此后城際軌道交通和高速鐵路的成長 偏向 。