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項(xiàng)目簡(jiǎn)介 一種復(fù)合微合金化的高錳鋁青銅及制備方法，其特征在于它包括：鍶（Sr） （0.012～0.047%），鈦（Ti）（0.028～0.073%），硼（B）（0.006～0.015%）和余量為高錳鋁 青銅。它的制備工藝流程為：將高錳鋁青銅熔化后，依次加入 Al-Sr 中間合金和 AlTiB 中間合金；待全部熔化后，加入淸渣劑，接著通入高純氮?dú)饩珶挘蛔詈蟮谷霛舶o置 后除渣并澆鑄成錠即得本發(fā)明的鍶、鈦和硼復(fù)合微合金化的高錳鋁青銅。 產(chǎn)品性能、指標(biāo) 本發(fā)明具

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片型面是空間異型曲面，因而其設(shè)計(jì)、制造及維修都面臨巨大挑戰(zhàn)。為了在設(shè)計(jì)加工層面提高葉片加工質(zhì)量，同時(shí)在修復(fù)層面提高葉片使用壽命，開展葉片高效高精測(cè)量研究至關(guān)重要。 本項(xiàng)目面向葉片制造研發(fā)了一套基于四軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與線激光掃描相結(jié)合的葉片型面檢測(cè)裝置，并開發(fā)了集運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集與處理、精度評(píng)估等多功能于一體的軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多類型葉片的二維截面高精度測(cè)量與三維型面自動(dòng)化高效重構(gòu),有效克服因葉片復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征帶來(lái)的掃描數(shù)據(jù)密度差異性大、重疊區(qū)不足等因素對(duì)重構(gòu)精度的影響。本項(xiàng)目面向葉片3D打印修復(fù)，研發(fā)了一套高效高精度的葉片檢測(cè)方法與集成系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)批量化葉片截面輪廓位姿及其輪廓的自動(dòng)化測(cè)量、數(shù)據(jù)重構(gòu)和葉片配準(zhǔn)，為葉片修復(fù)工藝流程中的3D打印和后續(xù)機(jī)加工等工藝環(huán)節(jié)提供關(guān)鍵的數(shù)字化測(cè)量、加工工藝數(shù)據(jù)，有效提升修復(fù)精度與效率，并降低成本。 本項(xiàng)目的開發(fā)成果可應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等葉片制造、修復(fù)全生命周期的測(cè)評(píng)、重構(gòu)、反求等場(chǎng)景，市場(chǎng)規(guī)模大。 圖 面向葉片3D打印修復(fù)的檢測(cè)方法與集成系統(tǒng)硬件平臺(tái)

目前主流的抗菌膜制備方法是在基膜表面接枝抗菌物質(zhì)，常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳納米管、抗菌聚合物、金屬離子等，但這些材料普遍存在著接枝方式復(fù)雜，且對(duì)環(huán)境有危害的缺陷。相比而言，季銨鹽類抗菌劑具有抗菌效果好，環(huán)境友好等特點(diǎn)，目前水溶性的小分子或高分子季銨鹽抗菌劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理、食品、醫(yī)療衛(wèi)生和包裝材料等領(lǐng)域。然而，將季銨化合物直接接枝到膜表面所制備的抗菌膜仍存在制備流程復(fù)雜，成本較高等問(wèn)題，這也使得目前開發(fā)的大部分季銨鹽功能膜無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際水處理系統(tǒng)。因此，為解決以上問(wèn)題，開發(fā)新型親水抗菌功膜的制備方法是目前業(yè)內(nèi)所亟需的。 本成果中提出的制備方法將氯甲基化聚合物制備為中空纖維多孔膜，并制作為管殼式膜組件，之后采用過(guò)濾操作模式直接將叔胺化合物接枝到組件中的中空纖維膜絲上，從而制備出具有優(yōu)良抗菌性能的季銨化功能膜組件。該制備方法簡(jiǎn)單便捷，且接枝穩(wěn)定性高，適合長(zhǎng)期大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際膜法水處理體系中，且制備的超濾膜具有良好的親水性和抗菌性。抗菌膜制備簡(jiǎn)單便捷，常溫常壓過(guò)濾操作即可完成接枝，且接枝穩(wěn)定性高，成本低，對(duì)水體中微生物去除率99.9%以上，尤其能抑制微生物在膜上（內(nèi)外表面，孔道壁面）生長(zhǎng)。 圖1.性能參數(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣是一種復(fù)雜薄壁零件，其加工變形問(wèn)題是我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。機(jī)匣毛坯組織結(jié)構(gòu)的均勻性是影響機(jī)匣加工變形的主要原因之一。鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的主要原料。鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)與定量評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)均勻性檢測(cè)與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，有助于準(zhǔn)確判斷毛坯制造質(zhì)量，表征制造工藝改進(jìn)的有效性，降低機(jī)匣加工變形概率。 超聲檢測(cè)具有穿透能力強(qiáng)，靈敏度和分辨率高、可定位和定量檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)大規(guī)格高溫合金構(gòu)件制造質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。超聲檢測(cè)信號(hào)特征值與材料組織結(jié)構(gòu)變化、二次相或沉淀物的形成相關(guān)，具備有效評(píng)價(jià)鎳基高溫合金的組織結(jié)構(gòu)的能力。現(xiàn)有鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的超聲檢測(cè)以噪聲波高為主要判據(jù)，指標(biāo)簡(jiǎn)單、閾值設(shè)置嚴(yán)格、誤判率高，無(wú)法適應(yīng)不斷改進(jìn)的制造工藝。 組織結(jié)構(gòu)超聲定量評(píng)價(jià)技術(shù)的核心是確定微觀組織特征參數(shù)與超聲檢測(cè)特征參數(shù)之間的定量關(guān)系模型，其本質(zhì)是以模型待定系數(shù)為決策變量，以評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。超聲波在鎳基高溫合金中傳播時(shí)，受到晶界、相界、孿晶等復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的綜合作用，若采用聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等單一超聲檢測(cè)參數(shù)對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模與評(píng)價(jià)，會(huì)因信息量的缺失而導(dǎo)致評(píng)價(jià)誤差大；若增加檢測(cè)參數(shù)規(guī)模，則會(huì)導(dǎo)致所對(duì)應(yīng)優(yōu)化問(wèn)題的困難性大幅增加。 本研究以鎳基高溫合金組織結(jié)構(gòu)定量評(píng)價(jià)為主要研究對(duì)象，圍繞如何利用協(xié)同進(jìn)化算法求解定量評(píng)價(jià)的大規(guī)模優(yōu)化問(wèn)題、以及如何同時(shí)利用多種微觀組織特征參數(shù)對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行綜合表征展開研究。科研成果為航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣鎳基高溫合金毛坯制造質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)價(jià)、性能預(yù)測(cè)提供技術(shù)支持，為制造工藝改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持，也可進(jìn)一步推廣至其它高溫合金、鈦合金等材料中。

化學(xué)鍍Ni-P具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。但是，隨著應(yīng)用的增多也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。由于化學(xué)鍍層是陰極性的，如在施鍍過(guò)程中形成針孔、麻點(diǎn)以及使用過(guò)程中外力對(duì)鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質(zhì)中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對(duì)基體起不到保護(hù)作用，反而加速了基體的腐蝕。三元合金Ni-W-P鍍層的出現(xiàn)在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問(wèn)題。W元素的加入可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質(zhì)穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質(zhì)中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性能，因此，P的含量相近時(shí)Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優(yōu)于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層相比在與基體的結(jié)合力上并沒(méi)有提高，在后續(xù)加工過(guò)程中如受到一定外力作用時(shí)，鍍層很容易脫落，這就使得鍍層的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。該技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有化學(xué)鍍層在使用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P鍍層在高溫下進(jìn)行熱處理，提高鍍層的結(jié)合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長(zhǎng)鍍層的使用壽命。

中國(guó)生產(chǎn)的鎳氫電池性能與國(guó)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(guó)則全部采用模鑄(Mold Casting)工藝生產(chǎn)。在國(guó)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(zhǎng)。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(zhǎng)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(méi)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(lái)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(zhǎng)、對(duì)電解液有良好的耐蝕性、對(duì)過(guò)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(guò)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(wú)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。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)技術(shù)”項(xiàng)目是以北京市科委經(jīng)費(fèi)支持為起源、以國(guó)家“十二• 五”科技支撐計(jì)劃為發(fā)展，以北京科技大學(xué)與美國(guó)波音公司國(guó)際合作開發(fā)高性能稀土鎂合金等為基礎(chǔ)，逐步形成的一項(xiàng)特色科技成果。通過(guò)系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過(guò)程中鎂合金組織演變機(jī)理與性能控制技術(shù)等，研發(fā)出具有高成形性能的稀土鎂合金；實(shí)現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過(guò)程自動(dòng)化控制及精整、表面處理技術(shù)的開發(fā)，并完成了高精度鎂合金專用軋機(jī)機(jī)組及控制裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)工藝技術(shù)。

2018年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng) 電網(wǎng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關(guān)鍵的組成部分之一。導(dǎo)線的導(dǎo)電率每提升1%IACS，全國(guó)每年節(jié)約線損超70億千瓦時(shí)。特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對(duì)架空導(dǎo)線的導(dǎo)電率、強(qiáng)度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導(dǎo)電率與同時(shí)提高強(qiáng)度和耐熱性之間存在矛盾，導(dǎo)致我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線難以滿足工程需求。上海交通大學(xué)孫寶德教授團(tuán)隊(duì)與江蘇中天科技集團(tuán)合作，經(jīng)十余年研究，取得以下創(chuàng)新性成果： 1.發(fā)明了耐熱高導(dǎo)Al-Zr-Y合金材料及微結(jié)構(gòu)調(diào)控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質(zhì)鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導(dǎo)電率從60% IACS提高到60.8%IACS，耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導(dǎo)線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國(guó)內(nèi)耐熱導(dǎo)線40%市場(chǎng)份額； 2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線，解決了強(qiáng)化相調(diào)控和超細(xì)夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運(yùn)行張力增大的條件下，振動(dòng)疲勞壽命超過(guò)3000萬(wàn)次。研制的特種大跨越導(dǎo)線和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線，占國(guó)內(nèi)30%市場(chǎng)份額，特別是大跨越導(dǎo)線，幾乎包攬了國(guó)家電網(wǎng)大跨越工程； 3. 發(fā)明了高效除氫、活性涂層陶瓷過(guò)濾和新型細(xì)化劑制備等導(dǎo)線冶金質(zhì)量控制技術(shù)，解決了微量雜質(zhì)元素與氣體去除的難題，實(shí)現(xiàn)了電工鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導(dǎo)線在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。 上述成果依托國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項(xiàng)等項(xiàng)目，共獲得19項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利，1項(xiàng)美國(guó)專利和25項(xiàng)實(shí)用新型專利，發(fā)表論文49篇。成果在特高壓電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領(lǐng)域節(jié)能減排中發(fā)揮重要的作用，并且出口到歐美及一帶一路沿線國(guó)家，海外累計(jì)架線超2萬(wàn)公里，打破國(guó)際壟斷，成為中國(guó)制造和中國(guó)電力走出去的“國(guó)家名片”。 導(dǎo)線性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室 超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 加拿大奧爾茲灣跨海大跨越——世界拉力最大的輸電跨越工程 晉東南-南陽(yáng)-荊門 1000kV 黃河大跨越

化學(xué)鍍Ni-P具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。但是，隨著應(yīng)用的增多也 出現(xiàn)了一些問(wèn)題。由于化學(xué)鍍層是陰極性的，如在施鍍過(guò)程中形成針孔、麻點(diǎn)以及使用過(guò)程中 外力對(duì)鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質(zhì)中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對(duì)基體起不到 保護(hù)作用，反而加速了基體的腐蝕。 三元合金Ni-W-P鍍層的出現(xiàn)在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問(wèn)題。W元素的加入 可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質(zhì)穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此 外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質(zhì)中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性 能，因此，P的含量相近時(shí)Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優(yōu)于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層 相比在與基體的結(jié)合力上并沒(méi)有提高，在后續(xù)加工過(guò)程中如受到一定外力作用時(shí)，鍍層很容易 脫落，這就使得鍍層的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。 該技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有化學(xué)鍍層在使用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P 鍍層在高溫下進(jìn)行熱處理，提高鍍層的結(jié)合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長(zhǎng) 鍍層的使用壽命。 可應(yīng)用于換熱器、泵、軸、空冷等耐蝕或者耐磨的場(chǎng)合

我國(guó)的大飛機(jī)發(fā)展計(jì)劃，為我國(guó)鋁合金的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。飛機(jī)的60-75%的構(gòu)件是鋁合金。航空鋁合金是鋁合金中高技術(shù)含量，高投資，高附加值產(chǎn)品。我國(guó)的C919客機(jī)已下線，但是該飛機(jī)所用的材料主要依賴進(jìn)口，急需國(guó)產(chǎn)化。同時(shí)我國(guó)軍用飛機(jī)的大型鋁合金材料依然不能滿足軍機(jī)發(fā)展的需要。最近，國(guó)務(wù)院和中央軍委大力倡導(dǎo)“民參軍”，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)參加國(guó)防軍工生產(chǎn)。所以該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)20萬(wàn)噸鋁合金板帶生產(chǎn)線，其中航空鋁合金板帶5萬(wàn)噸，其余為工業(yè)中厚板。 該項(xiàng)目采用了東北大學(xué)發(fā)明的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)-1）電磁-氣刀連鑄技術(shù)；以解決高質(zhì)量錠坯制備，這一制約航空鋁合金發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，和2）鋁合金電流場(chǎng)熱處理技術(shù)，包括電流場(chǎng)均化和電流場(chǎng)固溶時(shí)效，在降低成本的同時(shí)，保證材料的性能，均有較高的效益。 一般客機(jī)自重為30噸左右，戰(zhàn)斗機(jī)為10-20噸，大型運(yùn)輸機(jī)為60-80噸，其中60-70%為鋁合金，則按一架飛機(jī)平均自重30噸估算，約需鋁合金20噸左右，則需要的鋁合金材料為200噸左右，80-90%被加工掉。如果我國(guó)飛機(jī)材料能達(dá)到500架/年，這需要10萬(wàn)噸鋁合金。由于現(xiàn)在飛機(jī)大部分部件都采用板材機(jī)加工方法，所以板材要占80%，既8萬(wàn)噸。 同時(shí)我國(guó)的戰(zhàn)車、炮車、軍車等正在實(shí)現(xiàn)輕量化，也需要航空鋁合金，預(yù)測(cè)每年要達(dá)到30-50萬(wàn)噸。 同時(shí)，該生產(chǎn)線還可以生產(chǎn)民用中厚板，包括罐車、動(dòng)車車廂、鋁合金煤車等，預(yù)測(cè)需要30-50萬(wàn)噸。 因此包括航空鋁合金在內(nèi)，我國(guó)每年鋁合金中厚板的需求量可以達(dá)到80-100萬(wàn)噸，且隨著我國(guó)飛機(jī)制造和高鐵發(fā)展，需求量還會(huì)增加。 招商方向引導(dǎo) 金屬結(jié)構(gòu)材料，輕合金加工行業(yè)。可以新建，也可以在原鋁合金加工廠改造升級(jí)。